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0472. Stringhe e spazio-tempo

stringheMi chiedevo se nella teoria delle stringhe le singole stringhe siano stati vibrazionali dello spazio-tempo. (Antonio)

sem esperto giallo

La teoria delle stringhe cerca di incorporare sia la meccanica quantistica che la relatività generale in una sorta di ‘teoria del tutto’. Secondo questa teoria, materia e radiazione non sono altro che la manifestazione di stringhe nello spazio-tempo.
A differenza delle particelle elementari, che sono trattate come puntiformi, la stringa e le sue estensioni multidimensionali sono entità che hanno una o più dimensioni a seconda delle dimensioni dello spazio-tempo.
In particolare, una stringa è assimilabile a una corda vibrante, che può dunque trovarsi in diversi stati vibrazionali nello spazio-tempo unidimensionale, alla stregua di un oscillatore armonico quantistico.
La lunghezza di una stringa è dell’ordine della lunghezza di Planck, ovvero 10-35 metri e perciò in un qualsiasi esperimento le stringhe non sono distinguibili da particelle puntiformi.
Andando oltre con le dimensioni spazio-temporali, le stringhe possono generalizzarsi come membrane (2 dimensioni) o D-brane (D dimensioni).
Agli stati vibrazionali di una stringa corrispondono le varie particelle quali, ad esempio, i fotoni o i gluoni del Modello Standard, oppure i gravitoni, che in vari modelli teorici rappresentano i quanti della forza di gravità quantistica.
La massa e le modalità di interazione di ogni particella dipendono dalle proprietà della vibrazione della stringa, così come le note musicali dipendono dalla vibrazione delle corde di uno strumento musicale.
Esistono vari tipi di stringa, quali ad esempio la stringa bosonica o le stringhe di tipo I, II a o II b.
In dettaglio, la stringa bosonica può descrivere solo le forze, i cui portatori sono dei bosoni (si pensi per esempio ai fotoni o gluoni, portatori delle forze elettromagnetiche e di interazione nucleare forte, che hanno spin 1), ma non la materia che invece è costituita da fermioni (gli atomi sono formati da elettroni e quark, di spin 1/2), assenti nella teoria di stringa bosonica.
Inoltre, la stringa bosonica presenta il problema di predire i cosiddetti tachioni, particelle di massa immaginaria e velocità superiore a quella della luce.
I fermioni, e quindi la materia, sono invece presenti nelle teorie di stringa di tipo II, che godono anche della proprietà di non ipotizzare l’esistenza di alcun tachione.

Gennaro Corcella, fisico 

 ultimo aggiornamento luglio 2018

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