{"id":19639,"date":"2016-04-22T00:00:00","date_gmt":"2016-04-21T23:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/imagazine.it\/?p=19639"},"modified":"2016-04-22T00:00:00","modified_gmt":"2016-04-21T23:00:00","slug":"luniverso-dove-lo-spazio-tempo-diventa-discreto","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/luniverso-dove-lo-spazio-tempo-diventa-discreto\/","title":{"rendered":"L\u2019Universo, dove lo spazio-tempo diventa discreto"},"content":{"rendered":"

\tLa nostra esperienza dello spazio-tempo \u00e8 quella di un oggetto continuo, senza vuoti e discontinuit\u00e0, proprio come lo descrive la fisica classica. Per alcuni modelli di gravit\u00e0 quantistica, la trama dello spazio-tempo \u00e8 invece \u201cgranulosa\u201d a piccolissime scale (sotto la cosiddetta \u201cscala di Planck\u201d, 10-33<\/sup>\u00a0cm), come se si trattasse di un mutevole reticolo caratterizzato da pieni e vuoti (o di una complessa schiuma). Uno dei grandi problemi della fisica di oggi \u00e8 proprio capire come si passa dal regime continuo a quello discreto, man mano che le dimensioni si riducono: c\u2019\u00e8 un salto brusco o una transizione graduale, e dove avviene il cambiamento?<\/p>\n

\tLo scollamento fra un mondo e l\u2019altro crea difficolt\u00e0 ai fisici: per esempio, com\u2019\u00e8 possibile descrivere la gravit\u00e0, cosi ben spiegata dalla fisica classica, secondo la meccanica quantistica? Quello della gravit\u00e0 quantistica \u00e8 infatti un campo di studi dove non ancora esistono teorie sedimentate e condivise. Esistono per\u00f2 degli \u201cscenari\u201d, che offrono possibili interpretazioni della gravit\u00e0 quantistica sottoposte a vincoli (constraint<\/em>) di diversa natura che aspettano di ricevere conferme o smentite, non sempre possibili da ottenere.<\/p>\n<\/p>\n

\tUno dei problemi da risolvere in questo senso \u00e8 che se lo spazio-tempo, sotto una certa dimensione, \u00e8 granulare significa che esiste una \u201cscala basilare\u201d, un\u2019unit\u00e0 fondamentale sotto alla quale non si pu\u00f2 scendere. Questa ipotesi cozza per\u00f2 con la teoria della relativit\u00e0 ristretta, formulata da Einstein, che descrive, secondo la fisica classica, il nostro Universo proprio alle alte energie.<\/p>\n

\tImmaginiamo di avere un righello in mano, secondo la relativit\u00e0 ristretta, un osservatore che ci guarda mentre si muove con un moto rettilineo a velocit\u00e0 costante (prossima a quella della luce) vedrebbe il righello pi\u00f9 corto di come lo vediamo noi. Ma cosa succede se il righello \u00e8 lungo quanto la scala fondamentale? Per la relativit\u00e0 ristretta sarebbe comunque, per l\u2019altro osservatore, pi\u00f9 corto di questa unit\u00e0 di misura. \u00c8 chiaro quindi che la relativit\u00e0 ristretta \u00e8 incompatibile con l\u2019introduzione di una grana basilare dell\u2019Universo. Ipotizzare l\u2019esistenza di questa scala base, dicono i fisici, significa violare l\u2019Invarianza di Lorentz, un principio fondante della relativit\u00e0 speciale.<\/p>\n

\tCome si fa allora a salvare capra e cavoli? O si ipotizzano delle violazioni dell\u2019Invarianza di Lorentz, con dei vincoli molto precisi (e questa finora \u00e8 stata la strada preferita), o si trova un modo di evitare le violazioni, trovando uno scenario compatibile sia con la granularit\u00e0 che con la relativit\u00e0 ristretta. Questo scenario in effetti \u00e8 realizzato da alcuni modelli di gravit\u00e0 quantistica, come la\u00a0String Field Theory<\/em>\u00a0o la\u00a0Causal Set Theory<\/em>. Il problema aperto era per\u00f2 come testarne sperimentalmente le predizioni dato che gli effetti di queste teorie sono molto meno evidenti di quelli di modelli che violano la relativit\u00e0 speciale. Una soluzione a questa\u00a0impasse<\/em>\u00a0\u00e8 ora stata proposta da Stefano Liberati<\/strong>, professore della SISSA, e colleghi nel loro ultimo lavoro. Nello studio hanno partecipato anche ricercatori del LENS (Francesco Marin<\/strong> e Francesco Marino<\/strong>) di Firenze e dell\u2019INFN di Padova (Antonello Ortolan<\/strong>). Per la SISSA, oltre\u00a0 a Liberati, hanno collaborato anche lo studente di PhD Alessio Belenchia<\/strong> e il postdoc Dionigi Benincasa<\/strong>. Lo studio \u00e8 stato finanziato anche da un grant della John Templeton Foundation.<\/p>\n

\t\u201cRispettiamo l\u2019Invarianza di Lorentz, s\u00ec, ma tutto ha un prezzo, che in questo caso paghiamo con l\u2019introduzione di effetti non-locali\u201d, commenta Liberati. Lo scenario studiato da Liberati e colleghi infatti salva la relativit\u00e0 ristretta ma introduce la possibilit\u00e0 che la fisica in un certo punto dello spazio-tempo possa essere influenzata non solo da ci\u00f2 che accade nelle vicinanze di quel punto, ma anche in punti molto lontani. \u201cNaturalmente non si viola la causalit\u00e0, e non si presuppongono informazioni che viaggiano pi\u00f9 veloce della luce\u201d, puntualizza lo scienziato. \u201cSi introduce per\u00f2 la necessit\u00e0 di conoscere la struttura globale per sapere cosa accade nel locale\u201d.\u00a0<\/p>\n

\tDalla teoria ai fatti<\/em><\/strong><\/p>\n

\tC\u2019\u00e8 un'altra cosa che rende il modello di Liberati e colleghi quasi unico, e certamente molto prezioso: \u00e8 formulato in modo da poter essere testato sperimentalmente. \u201cPer sviluppare il nostro ragionamento abbiamo collaborato gomito a gomito con i fisici sperimentali del LENS di Firenze. Stiamo infatti gi\u00e0 lavorando alla messa a punto degli esperimenti\u201d. Con queste misurazioni Liberati e colleghi potrebbero individuare il confine, o l\u2019intervallo di transizione, dove lo spazio tempo continuo diventa granulare e la fisica non-locale.<\/p>\n

\t\u201cAl LENS si sta ora costruendo un oscillatore armonico quantistico: un chip di silicio di pochi microgrammi che portato a temperature vicine allo zero assoluto viene illuminato da un laser ed entra in oscillazione armonica\u201d spiega ancora Liberati. \u201cIl nostro modello teorico prevede infatti la possibilit\u00e0 di testare gli effetti non locali su oggetti quantistici con massa non trascurabile\u201d. Un punto non di poca importanza: uno scenario teorico che spiega gli effetti quantistici senza violare la relativit\u00e0 ristretta, implica anche che questi effetti alle nostre scale devono per forza essere molto piccoli (altrimenti li avremmo gi\u00e0 osservati, e questo non \u00e8 il caso). \u201cPer poterli testare li dobbiamo potere osservare in qualche modo. Secondo il nostro modello \u00e8 possibile vederli proprio in oggetti al \u2018limite\u2019: quantistici s\u00ec, ma di una dimensione dove sia ancora importante la massa, ossia la \u2018carica\u2019 associata alla gravit\u00e0 (come la carica elettrica \u00e8 associata al campo elettrico).\u201d.<\/p>\n

\t\u201cSulla base del modello proposto, abbiamo formulato delle previsioni sul modo in cui il sistema osciller\u00e0\u201d, racconta ancora Liberati. \u201cDue previsioni, per la precisione: una funzione che descrive il sistema in assenza degli effetti non-locali e una funzione in cui sono presenti\u201d.\u00a0 Il modello \u00e8 particolarmente robusto poich\u00e9, come spiega Liberati, la differenza nell\u2019andamento descritto nei due casi non pu\u00f2 essere generata da influenze ambientali sull\u2019oscillatore. \u201cSi tratta dunque di una situazione \u2018WIN-WIN\u2019: se non vediamo l\u2019effetto possiamo spostare pi\u00f9 in alto l\u2019asticella delle energie dove cercare la transizione. Soprattutto, gli esperimenti gi\u00e0 in preparazione dovrebbero essere capaci di spingere i vincoli sulla scala di non-localit\u00e0 fino alla scala di Planck. In questo caso potremmo arrivare a escludere questi scenari con non-localit\u00e0. E gi\u00e0 questo sarebbe un bel risultato, poich\u00e9 daremmo una bella sfoltita alla giungla degli scenari teorici\u201d, conclude Liberati. \u201cSe invece osservassimo l\u2019effetto, beh allora confermeremmo la presenza degli effetti non-locali, salvando la relativit\u00e0 ristretta e aprendo le porte a tutta una nuova fisica.\u201d<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Relativit\u00e0 e meccanica quantistica<\/p>\n","protected":false},"author":28,"featured_media":19640,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"dwc-title":[],"dwc-content":[],"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[],"class_list":["post-19639","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-societa"],"rttpg_featured_image_url":{"full":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1.webp",750,328,false],"landscape":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1.webp",750,328,false],"portraits":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1.webp",750,328,false],"thumbnail":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1-150x150.webp",150,150,true],"medium":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1-300x131.webp",300,131,true],"large":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1.webp",640,280,false],"thumblist":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1.webp",300,131,false],"thumbrelated":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1.webp",500,219,false],"meccarouselthumb":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1.webp",474,207,false],"gridsquare":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1.webp",391,171,false],"tileview":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1.webp",300,131,false],"1536x1536":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1.webp",750,328,false],"2048x2048":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1.webp",750,328,false],"newsup-slider-full":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1.webp",750,328,false],"newsup-featured":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1.webp",750,328,false],"newsup-medium":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1-720x328.webp",720,328,true],"tptn_thumbnail":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1.webp",250,109,false],"sow-carousel-default":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/13930-1-272x182.webp",272,182,true]},"rttpg_author":{"display_name":"redazione","author_link":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/author\/redazione\/"},"rttpg_comment":0,"rttpg_category":"SOCIET\u00c0<\/a>","rttpg_excerpt":"Relativit\u00e0 e meccanica quantistica","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/19639","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/users\/28"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=19639"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/19639\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/media\/19640"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=19639"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=19639"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=19639"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}