L'interno del tunnel dell'LHC, dove sono stati installati i magneti superconduttori. Immagine di Julian Herzog (Sito web) - Opera propria, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3844377

La domanda di Fermi che rivoluzionò il concetto della ricerca scientifica

Le incognite della fisica moderna
di Riccardo Liberati

Un giorno ai laboratori di Los Alamos dove si stava costruendo la prima bomba atomica della storia, alcuni scienziati seduti a mensa con Enrico Fermi, discutevano degli extraterrestri.
Allora si chiamavano semplicemente ‘marziani’ in quanto un astronomo italiano, Schiapparelli, aveva creduto di identificare sulla superficie marziana alcuni canali artificiali.
Se c’erano i canali, doveva esserci anche chi li aveva costruiti e quindi la discussione animata verteva sulla loro bontà o cattiveria, se ci avrebbero invaso oppure no e soprattutto, che forma potessero avere.
Fermi ascoltava in silenzio mentre mangiava. Ad un certo punto alzò la testa e chiese: “Allora, dove sono?” Da allora, la semplice domanda passò alla storia come ‘il paradosso di Fermi’ e sta ad indicare che è inutile parlare di cose la cui esistenza non può essere dimostrata.
Verso la fine degli anni ’70, alcuni fisici italiani, tra cui Tullio Regge, Gabriele Veneziano e Sergio Fubini, contribuirono a sviluppare un’idea, in base alla quale la grande quantità di particelle di un certo tipo, gli adroni, dal greco adros che vuol dire forte, poteva essere spiegata con una teoria che prevedeva l’esistenza di corde vibranti nello spazio – tempo.
La frequenza di vibrazione di queste corde si manifestava all’osservatore come particelle di tipo diverso, ma appartenenti tutte alla stessa famiglia, quella appunto degli adroni. Poiché in inglese corda si dice ‘string’, da allora la nuova teoria è stata chiamata teoria delle stringhe.
Nel 1971, un fisico francese Pierre Ramond, si chiese se nell’Universo non potesse esistere un nuovo tipo di simmetria con la quale spiegare alcuni fenomeni presenti nella fisica delle particelle. Inventò la cosiddetta ‘supersimmetria’ e ancora una volta l’Italia dette i suoi contributi grazie al fisico Bruno Zumino.
Fu così che l’idea delle stringhe dovette fare i conti con la nuova simmetria e presto i teorici inventarono la teoria delle ‘superstringhe’.
Il problema fu che alle superstringhe lavoravano parecchi gruppi di fisici teorici e questi svilupparono almeno sei teorie tutte logicamente consistenti.
Qual’era quella giusta?
Fu Edward Witten, un giovane fisico da molti definito il nuovo Einstein a mettere ordine nelle cose.
Le superstringhe esistevano in un universo a dieci dimensioni. Witten ne aggiunse ancora una e creò una nuova formulazione teorica che metteva da parte le altre. Secondo questa formulazione, le stringhe non sono più tali, ma sono delle membrane che vibrano in un universo ad undici dimensioni di cui tre spaziali e una temporale a noi visibili, mentre le altre otto sono invisibili.
Ma qui iniziavano i problemi.
Per spiegare la debolezza della forza gravitazionale, la struttura teorica delle ‘M – branes’, come è stata chiamata da Witten, prevede che la particella responsabile della gravità, il gravitone, appena creato si nasconda nelle altre dimensioni, cioè in altri universi.
Non solo, ma la supersimmetria applicata alle M – branes implica l’esistenza di nuove particelle, le particella supersimmetriche.
Da un paio di anni è entrato in funzione a pieno regime il più grande acceleratore di particelle della storia, il Large Hadron Collider o LHC che accelera i protoni fino ad energie pari a quelle presenti nel nostro universo ai primi istanti dopo il big bang, circa 14 Tev cioè quattordicimila miliardi di elettronvolt.
Le previsioni della teoria delle M – branes non sono state verificate.
Di particelle supersimmetriche non se ne vede traccia, di gravitoni che migrano verso altri universi non ci sono evidenze sperimentali e l’esistenza degli eventuali universi paralleli non è dimostrabile.
Quindi a proposito di tutta questa pletora di congetture, Fermi avrebbe chiesto: “Allora … dove sono?”.
Conclusione: la validità della nuova fisica che originerebbe dalle M – Branes non è attualmente dimostrabile. Se all’interno del LHC dovessero emergere nuove particelle non previste dalla teoria standard, occorrerà inventare altre spiegazioni, ma non è detto che l’idea di Witten vada bene. Le M – branes usano una matematica estremamente elegante e difficilissima.
Soltanto poche persone al mondo sono in grado di comprenderla e padroneggiarla, ma la sua eleganza non ne implica l’esattezza.
Forse siamo arrivati al limite delle possibilità umane di comprensione della realtà e presto potremmo renderci conto che la scienza è soltanto un metodo per capire una piccolissima parte del mondo in cui viviamo e che il segreto ultimo del funzionamento di questa grande e complicata macchina che è l’Universo ci resterà ignoto per sempre.

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