fisica
teorica fisica
delle particelle buchi neri
Un nuovo
approccio per conciliare meccanica quantistica e gravità
In un articolo postato su ArXiV, il premio Nobel per la fisica Frank
Wilczek propone un nuovo approccio teorico per comprendere il comportamento di
una particella quantistica nel campo gravitazionale estremamente intenso di un
buco nero. Il modello, sorprendentemente, utilizza un formalismo matematico da
corso universitario (red)
Spesso gli ostacoli difficili da
scavalcare possono essere aggirati, anche nella scienza. Pare un po' questo
l'approccio adottato dal premio nobel per la fisica, Frank Wilczek, del
Massachusetts Institute of Technology (MIT), che
ha proposto, con un articolo
postato su ArXiV, una via
per riconciliare meccanica quantistica e teoria della
relatività, utilizzando strumenti matematici da corso universitario. Uno dei
grandi propositi rimasti incompiuti in fisica è unire meccanica quantistica e
teoria della relatività generale di Einstein in un unico quadro coerente. La
prima include le leggi che dominano nel mondo subatomico e riguardano molecole,
atomi e particelle subatomiche che interagiscono tra loro, con la forza
elettro-debole e quella forte. La seconda descrive, invece, come si comportano
le masse estremamente grandi sotto l'effetto della gravitazione, quindi a scale
dimensionali molto maggiori rispetto a quelle della meccanica quantistica.
Quindi i due contesti rimangono separati, nella maggior parte dei casi, ma non
in tutti. In vicinanza dei buchi neri, previsti dalla relatività generale, la
forza gravitazionale raggiunge valori altissimi, tali da rendere estremamente
densa la materia. Come è possibile fornire una descrizione dei fenomeni
microscopici in questa situazione? Una prima via è la gravità quantistica,
formalmente molto complessa e, secondo Wilczek, non necessaria per capire il
comportamento di una particella quantistica nel campo gravitazionale di un buco
nero.
Per aggirare le difficoltà, si è pensato
di affrontare il problema dal punto di vista topologico, considerando cioè le
caratteristiche generali della geometria dello spazio-tempo, che viene, come
noto, deformato dall'enorme massa del buco nero. Il cambiamento di geometria
che si verifica in vicinanza delle grandi masse è modellizzato in un
sistema monodimensionale, in cui una singola particella quantistica si trova a
muoversi lungo un cavo che, a un certo punto, si biforca. Alla funzione d'onda
quantistica della particella vengono poi imposte le condizioni al contorno ai
due estremi del cavo. Questo nuovo modello, ha sottolineato Wilczek,
commentando l'articolo su «Nature», ha in sostanza due grandi pregi: usare una
matematica da corsi universitari e riprodurre in modo naturale il passaggio a
una topologia diversa. Dove possa portare questo nuovo apparato teorico,
ammette lo stesso Wilczek, è presto per dirlo.
(05 novembre 2012)
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