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 FISICA QUANTISTICA : LE STRINGHE E LORIGINE DELL``UNIVERSO

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MessaggioOggetto: FISICA QUANTISTICA : LE STRINGHE E LORIGINE DELL``UNIVERSO   Dom 31 Gen 2010, 16:51

La teoria delle stringhe e l'origine dell'universo


­Albert Einstein dedicò gli ultimi trent’anni della sua vita alla ricerca della cosiddetta “teoria unificata del campo” ossia di quella teoria che avrebbe dovuto unificare le leggi della gravità e dell’elettromagnetismo in modo da consentire una descrizione unitaria dei fenomeni naturali. Il suo progetto fallì, ma in nessun caso avrebbe potuto andare a buon fine perché a quel tempo molte erano le lacune relative alla conoscenza del mondo fisico. Quando Einstein intraprese il suo tentativo di unificazione si conoscevano ad esempio solo tre particelle elementari (l’elettrone, il protone e il fotone) ed erano note due sole interazioni fondamentali (l’elettromagnetismo e la gravitazione).
Attualmente le particelle elementari sono oltre cento: un numero perfino eccessivo rispetto a quello necessario a spiegare l’ordine cosmico tanto che quando venne individuato il muone, una particella simile all’elettrone ma 200 volte più pesante di esso, il premio Nobel Isaac Rabi accolse la nuova scoperta con un infastidito: “Chi l’ha ordinato questo?” Le forze fondamentali frattanto sono diventate quattro e la loro unificazione è divenuto l’obiettivo centrale della ricerca di fine secolo. I metodi di indagine che si adottano attualmente sono originali e sembra esserci un netto progresso in questo campo della ricerca anche se in realtà l’unificazione della gravitazione con le altre tre forze non è stata ancora realizzata. I fisici ritengono tuttavia di avere imboccato la strada giusta che porta alla formulazione di quell’unica teoria in grado di spiegare tutto quanto esiste nell’Universo. La nuova teoria sulla quale si sta lavorando si chiama delle superstringhe.
http://www.nibiru2012.it/astronomia/la-teoria-delle-stringhe-e-l-origine-dell-universo.html


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MessaggioOggetto: Re: FISICA QUANTISTICA : LE STRINGHE E LORIGINE DELL``UNIVERSO   Dom 31 Gen 2010, 16:52

1. La teoria delle superstringhe

Come è noto, due sono i pilastri su cui si fonda la fisica moderna: la relatività generale fondata da Albert Einstein e la meccanica quantistica fondata da Max Planck. La prima svolge a meraviglia il compito di spiegare il comportamento degli oggetti di grandi dimensioni (stelle, galassie, ammassi di galassie, ecc.) presenti nell’Universo; la seconda ci permette di comprendere il mondo atomico e subatomico (molecole, atomi, elettroni, quark, ecc.). Queste due teorie, che hanno consentito un progresso straordinario della fisica dell’ultimo secolo, presentano tuttavia un difetto insuperabile: non sono fra loro compatibili.

Di questa incompatibilità i fisici non hanno mai tenuto conto perché il campo di indagine delle due teorie è molto diverso e quando vi era la necessità di studiare gli oggetti piccoli e leggeri si faceva ricorso alla meccanica quantistica senza preoccuparsi di quello che afferma la relatività mentre, quando vi era la necessità di studiare oggetti grandi e pesanti, si utilizzavano le leggi della relatività generale senza interessarsi degli enunciati dell’altra teoria: non succedeva mai in passato che fosse indispensabile far ricorso ad entrambe le teorie simultaneamente. Ultimamente però le cose sono cambiate: i buchi neri ad esempio sono oggetti pesanti ma contemporaneamente molto piccoli e lo stesso Universo sarebbe emerso da una particella infinitamente piccola e insieme estremamente pesante e calda. Su questi oggetti servirebbe quindi l’applicazione contemporanea delle due teorie.

Oggi, come abbiamo accennato, esiste una teoria detta delle superstringhe in grado di mettere d’accordo la meccanica quantistica e la relatività generale. Essa spiegherebbe il comportamento della materia, delle forze che tengono insieme gli oggetti materiali, e forse anche dello spazio e del tempo. Secondo questa teoria tutto ciò che esiste nell’Universo non sarebbe altro che la manifestazione di “energia vibratoria”. Cerchiamo di spiegare di cosa si tratta.

La nuova teoria prese l’avvio nel 1968 da un’osservazione del fisico italiano Gabriele Veneziano, a quel tempo ricercatore presso il Cern di Ginevra. Egli stava analizzando una serie di dati sperimentali riguardanti la forza nucleare forte quando notò che una formula utilizzata per descrivere una classe di curve geometriche, la cosiddetta “funzione beta”, inventata 200 anni prima dal matematico svizzero Leonhard Euler (meglio noto con il nome latinizzato di Eulero), forniva un’utile sistemazione matematica dell’argomento che stava studiando.

L’intuizione di Veneziano venne in seguito ampliata e si scoprì che se le particelle elementari venivano assimilate a fili vibranti (detti stringhe o corde, in inglese string) invece che ad enti puntiformi privi di struttura interna come suggeriva il cosiddetto Modello Standard (lo strumento concettuale che è stato utilizzato, nel corso del Novecento, per spiegare il comportamento delle particelle elementari) la funzione beta avrebbe descritto con altrettanta coerenza le interazioni fra particelle.

Le stringhe (non ci si lasci ingannare dal nome) sono fili infinitamente corti e sottili tanto che risulterebbero invisibili anche se venissero esaminati da strumenti miliardi di volte più potenti di quelli attualmente disponibili: sono lunghi un milionesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di centimetro (miliardi di miliardi di volte più piccoli di un nucleo atomico) e di spessore nullo. Si tratta di strutture le cui dimensioni sono vicine alla cosiddetta lunghezza di Planck (10-33 cm) la più piccola concepibile in fisica, ma che vengono tese con una forza incredibilmente grande: fino a 1039 tonnellate. Sarebbe proprio questa enorme tensione a determinare la frequenza di vibrazione: più essa è grande, maggiore è la massa della particella associata e di conseguenza maggiore è la forza di gravità che questa particella esercita sulle altre. Questo sarebbe l’indizio per il quale la teoria delle superstringhe collegherebbe la gravità descritta dalla relatività generale con la struttura delle particelle elementari descritta dalla meccanica quantistica.

Vi è una sostanziale differenza fra le teorie della gravità di Newton e di Einstein e quella che scaturisce dalla teoria delle superstringhe. Con le loro teorie Newton ed Einstein spiegano semplicemente un fenomeno di cui già si aveva esperienza diretta; nel caso della teoria delle stringhe la gravità si trova invece direttamente incorporata nel suo nucleo teorico tanto che, anche qualora non ci fosse stata alcuna esperienza precedente di questa forza, essa sarebbe emersa come conseguenza della teoria stessa. In altri termini la teoria delle superstringhe prevede l’esistenza della gravità perché da essa emergono spontaneamente tutte e quattro le particelle mediatrici (o messaggere) delle interazioni fondamentali e la loro unificazione avviene in modo naturale.

I modi di vibrazione di questi fili sottilissimi e cortissimi spesso chiusi ad anello generano tutte le particelle elementari che costituiscono il nostro Universo un po’ come una corda di violino più o meno tesa (ma mai applicando ad essa forze come quelle previste dalla teoria delle superstringhe!) genera un numero praticamente infinito di toni musicali. Il prefisso super fu aggiunto alla teoria delle stringhe quando si scoprì che la teoria stessa possedeva una supersimmetria, cioè quando ci si rese conto che ad ogni particella di materia corrispondeva una particella di forza e viceversa.

Per capire di cosa si tratta si deve sapere che le particelle elementari si dividono in due grandi famiglie: “fermioni” (dal nome del fisico italiano Enrico Fermi) e “bosoni” (dal nome del fisico indiano Satyendra Bose). Della prima famiglia fanno parte le particelle di materia come elettroni e quark; della seconda le particelle mediatrici delle forze come fotoni e gravitoni. Ebbene, la supersimmetria afferma che ad ogni particella conosciuta ne corrisponde un’altra di aspetto sconosciuto ma di comportamento simile; a queste particelle, nonostante nessuno le abbia mai viste, è stato peraltro assegnato un nome: per esempio, simmetrica al fotone (la particella mediatrice della forza elettromagnetica) corrisponde il fotino (particella materiale); il partner simmetrico del quark (un fermione) è il bosone s-quark, e così via.

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MessaggioOggetto: Re: FISICA QUANTISTICA : LE STRINGHE E LORIGINE DELL``UNIVERSO   Dom 31 Gen 2010, 16:54

2. La M-teoria

La teoria delle superstringhe comprende ben cinque varianti denominate tipo I, tipo IIA, tipo IIB, eterotica O ed eterotica E, tutte teorie molto simili fra loro ma non identiche. Di simile hanno ad esempio il fatto che tutte quante necessitano di nove dimensioni dello spazio (oltre a quella temporale) entro cui poter agire e non solo delle tre di cui abbiamo percezione diretta. Di queste complessive dieci dimensioni sei sono invisibili, risultando strettamente accartocciate su sé stesse (con termine tecnico si dicono compattificate, un obbrobrio lessicale) perché “strangolate” dalle stringhe che si avvolgono intorno ad esse (come fossero elastici che stringono la camera d’aria di una bicicletta) impedendo loro di espandersi.

L’aggiunta di dimensioni nascoste a quelle osservabili può apparire una cosa bizzarra e indimostrabile, ma in realtà si tratta di una buona ipotesi: non servono infatti osservazioni sperimentali a confermare un’ipotesi se questa può essere utile per fornire una chiara descrizione del mondo fisico. Qualcosa di simile era già successo in passato quando uno sconosciuto matematico polacco di nome Theodor Kaluza inviò ad Einstein un articolo in cui avanzava il convincimento che l’Universo avrebbe potuto avere una quarta dimensione spaziale oltre a quella temporale già inserita nella sua teoria della relatività. Kaluza notò che la presenza di una dimensione extra dava luogo ad una serie di equazioni aggiuntive a quelle indicate da Einstein che non erano altro che le equazioni formulate da Maxwell per descrivere la teoria elettromagnetica. In altre parole in uno spazio a cinque dimensioni si unificavano gravitazione ed elettricità.

I cinque sottotipi della teoria delle superstringhe mostrano però anche alcune differenze sostanziali. Differiscono fra l’altro per il modo in cui incorporano la supersimmetria o per la forma delle stringhe: la teoria di tipo I ad esempio, a differenza delle altre, prevede la presenza anche di stringhe aperte, cioè con gli estremi liberi, oltre che di stringhe chiuse ad anello.

Nel 1995 il fisico teorico Edward Witten scoprì che le cinque teorie di superstringa erano intimamente connesse l’una all’altra tanto da poter essere raggruppate in un unico schema concettuale a cui fu assegnato il nome di M-teoria, dove M starebbe per madre: quindi si tratterebbe della “madre di tutte le teorie”. Questa nuova scoperta potrebbe portare alla tanto agognata Teoria del Tutto (Toe, come la chiamano gli anglosassoni, Theory of everything) ma molte delle sue proprietà non sono state ancora comprese a fondo.

La M-teoria esibisce alcune caratteristiche aggiuntive rispetto a quelle presenti nelle superstringhe. Innanzitutto essa postula che le dimensioni passino da dieci ad undici: alle nove dimensioni spaziali e a quella temporale presenti nelle teorie delle superstringhe se ne aggiunge quindi un’altra la cui presenza consente di portare a termine calcoli esatti e non solo approssimati come erano quelli che si ottenevano in precedenza. Una seconda caratteristica della M-teoria è quella di contenere, oltre a strutture unidimensionali di cui si è detto, anche altri elementi che si possono estendere in più dimensioni: nell’insieme questi oggetti vengono definiti brane (termine ricavato da mem-brane). Usando questa nuova e originale terminologia le stringhe sono chiamate 1-brane, le 2-brane sono membrane ovvero superfici bidimensionali, ma esistono anche masserelle tridimensionali (tribrane) e altri oggetti a più dimensioni tutti in frenetica e incessante vibrazione. A causa della presenza di oggetti più estesi delle stringhe, l’M-teoria viene anche detta “teoria delle membrane”, ma a questo punto i più maliziosi assegnano alla lettera M della teoria il significato di “mistero”.



3. La teoria spiega l'origine dell'universo

Uno dei problemi che da sempre assilla la mente dell’uomo è quello relativo all’origine dell’Universo. La teoria scientifica attualmente più accreditata, quella del big bang, afferma che l’Universo, nei primi istanti della sua esistenza era di dimensioni incredibilmente esigue ma contemporaneamente estremamente denso e caldo. Per analizzare in termini scientifici condizioni così estreme sarebbe necessario disporre di una teoria quantistica delle gravità; ma, come abbiamo visto, una tale teoria non esiste. Per questo motivo il cosiddetto Modello cosmologico standard è costretto a descrivere l’evoluzione dell’Universo a partire da una particella elementare di dimensioni minime presente al tempo t=10-43 secondi dall’inizio (detto tempo di Planck).

In realtà, estrapolando all’indietro le equazioni della relatività generale si osserva che l’Universo diventa sempre più piccolo e contemporaneamente sempre più caldo e più denso fino a scomparire del tutto quando si raggiunge il tempo zero, mentre temperatura e densità in quello stesso istante assumono valori infiniti. Ovviamente queste conclusioni lasciano gli astrofisici fondamentalmente insoddisfatti e perplessi.

Ora, la teoria delle superstringhe sembra poter risolvere queste contraddizioni e dare una risposta più precisa e convincente al problema relativo all’origine dell’Universo anche se per la verità la strada da percorrere non solo è lunga, ma anche accidentata. La modifica più sostanziale che la nuova teoria apporta al Modello cosmologico standard è quella riguardante le dimensioni che avrebbe assunto l’Universo all’inizio dei tempi: esse non avrebbero potuto ridursi al di sotto di un valore minimo. La teoria delle superstringhe in altre parole non prevede la cosiddetta Singolarità cioè il fatto che l’Universo possa ridursi fino ad assumere dimensioni nulle. L’altro aspetto fondamentale della teoria è quello relativo alle dimensioni che non sono più quattro (come previsto dal Modello standard) ma ben undici e ciò comporta la necessità di seguire l’evoluzione nel tempo di tutte quante queste dimensioni.

Proprio qualora si segua l’evoluzione delle molteplici dimensioni dell’Universo utilizzando le equazioni contenute nella teoria delle superstringhe si osserva che quando queste scendono al di sotto della lunghezza di Planck, anziché diminuire ulteriormente, riprendono a crescere e la temperatura segue di pari passo la variazione delle dimensioni dell’Universo: ovvero, raggiunto un valore massimo, essa inizia a diminuire.

Sulla base dei risultati cui conduce la teoria delle stringhe sono stati elaborati alcuni nuovi modelli cosmologici uno dei quali prevede l’esistenza di un Universo ciclico senza un inizio nel tempo e senza una fine, in un alternarsi ininterrotto di contrazioni e di espansioni. Esso sarebbe confinato entro due membrane tridimensionali (possiamo immaginare due spessi cartoncini identici piatti e paralleli) che evolvono nel tempo (cioè nella quarta dimensione) e fluttuano in una quinta dimensione entro la quale si fa sentire la forza di gravità mentre le altre sei, al solito, sarebbero piccole e arrotolate entro la trama spaziale. Le particelle che stanno all’interno delle due membrane evolverebbero in modo indipendente ma potrebbero anche interagire attraverso la particella mediatrice della forza di gravità, il gravitone, il quale oltre che agire all’interno della brana potrebbe passare da un Universo all’altro movendosi a spirale intorno ad una delle tante dimensioni extra. Le particelle di una delle due membrane si comporterebbero come materia oscura per l’altra; inoltre, l’energia oscura (una forma supplementare di materia ignota) che nel modello standard non trovava giustificazione teorica, nel nuovo modello presenta un ruolo fondamentale nel guidare l’espansione accelerata a cui l’Universo sembra essere soggetto.

Le due membrane possono anche collidere l’una con l’altra alla conclusione della lunga fase di avvicinamento ma subito dopo rimbalzerebbero e si allontanerebbero per ritornare successivamente ad avvicinarsi in un processo senza fine.

Il problema è ora quello di verificare se il modello si adatta bene alla realtà ma la cosa non sembra semplice anche perché il modello stesso si poggia su teorie che a loro volta necessitano di verifiche sperimentali. Per studiare le superstringhe in laboratorio sarebbe necessario disporre di energie alcuni miliardi di miliardi di volte maggiori di quelle attuali, per creare le quali si dovrebbe costruire un sincrotrone grande quanto la Galassia.
Fonte: http://www.cosediscienza.it

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MessaggioOggetto: Re: FISICA QUANTISTICA : LE STRINGHE E LORIGINE DELL``UNIVERSO   Dom 31 Gen 2010, 17:01






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MessaggioOggetto: Re: FISICA QUANTISTICA : LE STRINGHE E LORIGINE DELL``UNIVERSO   Dom 31 Gen 2010, 17:04






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MessaggioOggetto: Re: FISICA QUANTISTICA : LE STRINGHE E LORIGINE DELL``UNIVERSO   Dom 31 Gen 2010, 17:09






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MessaggioOggetto: Re: FISICA QUANTISTICA : LE STRINGHE E LORIGINE DELL``UNIVERSO   Dom 31 Gen 2010, 17:11


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MessaggioOggetto: Re: FISICA QUANTISTICA : LE STRINGHE E LORIGINE DELL``UNIVERSO   Dom 31 Gen 2010, 17:14

La teoria delle stringhe, talvolta definita teoria delle corde, è una teoria della fisica che ipotizza che la materia, l'energia e in alcuni casi lo spazio e il tempo siano in realtà la manifestazione di entità fisiche sottostanti, chiamate appunto stringhe o brane, a seconda del numero di dimensioni in cui si sviluppano

La teoria delle stringhe è un modello fisico i cui costituenti fondamentali sono oggetti ad una dimensione (le stringhe) invece che di dimensione nulla (i punti) caratteristici della fisica anteriore alla teoria delle stringhe. Per questa ragione le teorie di stringa sono capaci di evitare i problemi di una teoria fisica connessi alla presenza di particelle puntiformi.
Uno studio più approfondito della teoria delle stringhe ha rivelato che gli oggetti descritti dalla teoria possono essere di varie dimensioni e quindi essere punti (0 dimensioni), stringhe (1 dimensione), membrane (2 dimensioni) e oggetti di dimensioni D superiori (D-brane).
Il termine teoria delle stringhe si riferisce propriamente sia alla teoria bosonica a 26 dimensioni che alla teoria supersimmetrica a 10 dimensioni. Tuttavia nell'uso comune, teoria delle stringhe si riferisce alla variante supersimmetrica, mentre la teoria anteriore va sotto il nome di teoria bosonica delle stringhe.
L'interesse della teoria risiede nel fatto che si spera possa essere una teoria del tutto, ossia una teoria che inglobi tutte le forze fondamentali. È una soluzione percorribile per la gravità quantistica e in più può descrivere in modo naturale le interazioni elettromagnetiche e le altre interazioni fondamentali. La teoria supersimmetrica include anche i fermioni, i blocchi costituenti la materia. Non si conosce ancora se la teoria delle stringhe sia capace di descrivere un universo con le stesse caratteristiche di forze e materia di quello osservato finora.
Ad un livello più concreto, la teoria delle stringhe ha originato progressi nella matematica dei nodi, negli spazi di Calabi-Yau e in molti altri campi. La teoria delle stringhe ha anche gettato maggior luce sulle teorie di gauge supersimmetrico, un argomento che include possibili estensioni del modello standard.

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MessaggioOggetto: Re: FISICA QUANTISTICA : LE STRINGHE E LORIGINE DELL``UNIVERSO   Dom 31 Gen 2010, 17:16


I diversi ordini di grandezza della materia:
1. Materia (macroscopico)
2.Struttura molecolare (atomi




La teoria delle stringhe prende le mosse da un articolo del fisico teorico Gabriele Veneziano per spiegare le peculiarità del comportamento degli adroni. Durante gli esperimenti condotti negli acceleratori di particelle, i fisici avevano osservato che lo spin di un adrone non è mai maggiore di un certo multiplo della radice della sua energia. Nessun semplice modello adronico, come quello di renderli composti da un serie di particelle più piccole legate insieme da un qualche tipo di forza, era in grado di spiegare tali relazioni. Nel 1968 Veneziano trovò che una funzione a variabili complesse creata dal matematico svizzero Leonhard Euler (latinizzato Eulero), la funzione beta, si adattava perfettamente ai dati sull'interazione forte. Veneziano applicò la Funzione Beta di Eulero



con
alla forza forte, ma nessuno sapeva spiegarsi perché funzionasse.
Nel 1970, Yoichiro Nambu, Holger Bech Nielsen, e Leonard Susskind presentarono una spiegazione fisica per la straordinaria precisione teorica della formula di Eulero. Rappresentando la forza nucleare attraverso stringhe vibranti ad una sola dimensione, questi fisici mostrarono come la funzione di Eulero descrivesse accuratamente queste forze. Ma anche dopo che i fisici ebbero proposto una possibile spiegazione fisica per l'intuizione di Veneziano, la descrizione che le stringhe davano della forza forte faceva predizioni che contraddicevano direttamente le esperienze. La comunità scientifica perse presto interesse nella teoria delle stringhe, e il modello standard, con le sue particelle e i suoi campi, rimase a farla da padrone.
Poi, nel 1974, John Schwarz e Joel Scherk, e indipendentemente Tamiaki Yoneya, studiarono i modelli con caratteristiche da messaggero della vibrazione di stringa e trovarono che le loro proprietà combaciavano esattamente con le particelle mediatrici della forza gravitazionale — i gravitoni. Schwarz e Scherk argomentarono che la teoria delle stringhe non aveva avuto successo perché i fisici ne avevano frainteso gli scopi.
Questo condusse allo sviluppo della teoria di stringa bosonica, che è ancora la versione insegnata a molti studenti. Il bisogno originario di un'indipendente teoria degli adroni è stata accantonata con la nascita della cromodinamica quantistica, la teoria dei quark e delle loro interazioni. Ora si spera che o la teoria delle stringhe o qualcuna derivata da essa comporterà una comprensione fondamentale degli stessi quark.
La teoria di stringa bosonica è formulata in termini di azione di Polyakov, una quantità matematica che può essere usata per prevedere come le stringhe si muovono nello spazio-tempo. Applicando le idee della meccanica quantistica all'azione di Polyakov — procedura nota come quantizzazione — si può dedurre che ogni stringa può vibrare in molti modi diversi, e che ogni stato di vibrazione rappresenta un tipo diverso di particella. La massa di cui è dotata la particella e i vari modi in cui può interagire, sono determinati dai modi in cui la stringa vibra — essenzialmente, dalla nota che la stringa vibrando produce. La scala delle note, ad ognuna delle quali corrisponde una particella, è denominata "spettro energetico" della teoria.
Questi primi modelli includevano sia stringhe aperte, che hanno due punti terminali definiti, che stringhe chiuse, dove gli estremi sono congiunti a formare un anello, un loop. I due tipi di stringa si comportano in maniera leggermente diversa, producendo due spettri. Non tutte le moderne teorie delle stringhe usano entrambi i tipi; alcune comprendono solo le tipologie chiuse.
Comunque, la teoria bosonica comporta dei problemi. Fondamentalmente, la teoria ha una peculiare instabilità, portando al decadimento dello stesso spazio-tempo. In più, come il nome suggerisce, lo spettro di particelle contiene solo bosoni, particelle come il fotone con spin intero. Sebbene i bosoni siano un ingrediente indispensabile nell'universo, non sono i suoi unici costituenti. Investigando su come una teoria delle stringhe debba includere i fermioni nel suo spettro conduce alla supersimmetria, una relazione matematica tra bosoni e fermioni che è ora un settore di studio indipendente. Le teorie delle stringhe che includono vibrazioni fermioniche sono conosciute come teorie delle superstringhe; ne sono stati descritti parecchi tipi diversi.
Tra il 1984 e il 1986, i fisici compresero che la teoria delle stringhe avrebbe potuto descrivere tutte le particelle elementari e le interazioni tra loro, e centinaia di loro iniziarono a lavorare sulla teoria delle stringhe come l'idea più promettente per unificare la fisica. Questa prima rivoluzione delle superstringhe era iniziata dalla scoperta di un anomalo annullamento nella teoria delle stringhe di tipo I da parte di Michael Green e John Schwarz nel 1984. L'anomalia venne eliminata grazie al meccanismo di Green-Schwarz. Altre inaspettate e rivoluzionarie scoperte, come la stringa eterotica, vennero fatte nel 1985.
Negli anni novanta, Edward Witten e altri trovarono forti prove a dimostrazione che le differenti teorie delle superstringhe sono diversi limiti di una sconosciuta teoria a undici dimensioni chiamata M-teoria. Queste scoperte stimolarono la seconda rivoluzione delle superstringhe. Quando Witten la chiamò M-teoria, non specificò per cosa stesse la M, presumibilmente perché non si sentiva in diritto di denominare una teoria che non era in grado di descrivere interamente. Indovinare per cosa stia la M è diventato una sorta di gioco tra i fisici teorici. La M talvolta viene fatta corrispondere a Mistero, Magia o Madre. Ipotesi più serie includono Matrice o Membrana. Sheldon Glashow ha notato che la M può essere un rovesciamento di W, iniziale di Witten. Altri ipotizzano Mancante, Mostruoso o anche Murky (oscura). Secondo lo stesso Witten, come detto in PBS documentary, basato su "The Elegant Universe" di Brian Greene, la M in M-teoria sta per "magia, mistero, o matrice a piacere."
Alcuni recenti sviluppi nel campo delle D-brane, oggetti che i fisici hanno scoperto, possono anche essere incluse in alcune teorie che comprendono stringhe aperte della teoria delle superstringhe.

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MessaggioOggetto: Re: FISICA QUANTISTICA : LE STRINGHE E LORIGINE DELL``UNIVERSO   Dom 31 Gen 2010, 17:18


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MessaggioOggetto: Re: FISICA QUANTISTICA : LE STRINGHE E LORIGINE DELL``UNIVERSO   Dom 31 Gen 2010, 17:23

L’affermazione secondo cui il vuoto non è “vuoto” potrebbe suonare come un semplice bisticcio di parole, ma da un punto di vista scientifico la frase assume una notevole importanza a causa delle implicazioni fisiche e cosmologiche associate; stiamo parlando dell’Energia del vuoto, quell’energia che possiamo spiegare ricorrendo soltanto alle leggi della meccanica quantistica. Ma andiamo con ordine…




Nel 1948 il fisico olandese Hendrik Casimir teorizzò l’effetto che porterà il suo nome, l’effetto Casimir, appunto. Se si pongono due piastre metalliche piane e parallele distanti pochi micron l’una dall’altra in condizioni di vuoto e in assenza di campi magnetici, si riscontra una forza che tende ad avvicinarle. Di cosa si tratta? Di un effetto della meccanica quantistica che a certe condizioni mostra fenomeni macroscopici. L’effetto Casimir in particolare è generato dalla “spinta” delle particelle virtuali, particelle che “esistono” per un tempo brevissimo prima di annichilirsi e scomparire. Queste particelle virtuali “urtano” le piastre determinando la nascita di due forze opposte: nelle pareti esterne la forza è maggiore, mentre nelle pareti interne, distanti tra loro pochi micron, la forza sviluppata è minore. Ma perché quest’ultima forza è minore e non uguale? Una particella si comporta come un’onda, così come un’onda elettromagnetica si comporta come una particella: è uno dei fondamenti della meccanica quantistica, il dualismo onda particella. Nello spazio di pochi micron infatti potranno esistere solo particelle più piccole rispetto a quelle delle pareti esterne, ossia a lunghezze d’onda minori della distanza tra le due piastre. La forza sprigionata (e quindi l’energia) di queste ultime particelle è inferiore a quella sviluppata nelle altre pareti: per questo motivo le lastre tendono ad avvicinarsi l’un l’altra, perché la dimensione delle particelle virtuali esterne, e l’energia sviluppata, risulta maggiore.

Cosa comporta dunque l’effetto Casimir? Determina la conseguenza che il vuoto non è del tutto “vuoto” ma è perturbato da fluttuazioni quantistiche, cioè dalla continua creazione e annichilazione di particelle e antiparticelle. In poche parole anche nel vuoto c’è una certa quantità di energia che si ripercuote su scala macroscopica anche nelle leggi che regolano l’Universo.





Che l’Universo sia in espansione è cosa nota sin dal 1929, da quando cioè l’astronomo Edwin Hubble scoprì che le galassie si allontanano con una velocità maggiore all’aumentare della distanza: l’Universo pertanto non è stazionario (come qualcuno sosteneva). Questa importante scoperta contribuì poi al successo della teoria del Big Bang, tuttora valida e dimostrata. Ma nel 1988 osservando la velocità di allontanamento di più di 40 supernove, un gruppo di scienziati poté provare che l’Universo si espande addirittura in modo accelerato! Al che sorse subito un dubbio: possibile che un Universo vecchio 14 miliardi di anni manifesti ancora un’espansione accelerata? Non sarebbe più logico supporre un universo che abbia esaurito la sua forza espansiva iniziale e che adesso tenda a rallentare il suo moto d’espansione? L’accelerazione probabilmente non è più assimilabile all’effetto del “grande botto”, ma causata da una forza oscura che lo costringe a espandersi: come se esistesse un’energia in grado di vincere la gravità, una sorta di antigravità! Questa forza è chiamata comunemente Energia oscura, un’energia che esiste probabilmente tra gli spazi “vuoti” delle galassie, e di cui tutt’oggi non si sa nulla. Ciò che rende imbarazzante la posizione della scienza su questo aspetto, è che per risolvere il problema della “massa mancante” dell’Universo (tale da spiegare appunto l’espansione accelerata), si deve ipotizzare una quantità di energia oscura nell’ordine del 70%! Significa che oggi (a parte le prove indirette dell’esistenza di un 20% di materia oscura) conosciamo soltanto il 10% della massa totale dell’Universo: quella stessa massa di cui siamo fatti tutti noi, le stelle e i pianeti. E tutta la restante massa da cosa sarebbe formata? E’ il grande mistero che perseguono gli scienziati, e di cui non pare esistere una soluzione se non affidandoci a speculazioni teoriche come la Teoria delle Stringhe: ma questa è una storia che andrebbe raccontata a parte…



Nelle particelle virtuali dunque potrebbe risiedere la spiegazione dell’energia oscura; un’energia che nasce nel vuoto tra le galassie, in quegli immensi spazi bui privi di stelle e di materia.

Dall’effetto Casimir all’Universo, esiste probabilmente una connessione sottile in grado di risolvere il problema della fisica attuale: le leggi della nostra scienza sono esatte oppure no? La teoria della relatività, assieme alle altre teorie sull’universo appaiono spesso in affanno, concedendoci l’unica certezza che abbiamo: ad oggi possiamo spiegare solo una parte minima della nostra realtà. Il resto è un vuoto non del tutto “vuoto”.





http://www.elapsus.it/home1/index.php/scienza/astronomia/110-se-il-vuoto-non-e-vuoto-ovvero-lenergia-dal-nulla-e-lespansione-delluniverso

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MessaggioOggetto: Re: FISICA QUANTISTICA : LE STRINGHE E LORIGINE DELL``UNIVERSO   Dom 31 Gen 2010, 17:27





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MessaggioOggetto: Re: FISICA QUANTISTICA : LE STRINGHE E LORIGINE DELL``UNIVERSO   Oggi a 21:58

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