Fisiclandia: Unificazione: verso nuovi orizzonti...

Le quattro interazioni fondamentali

Ai tempi di Einstein si conoscevano solo due tipi di forze (o interazioni):

la forza gravitazionale, studiata da Newton e sviluppata da Einstein all'interno della sua Relatività Generale, è la forza che attrae tra di loro i corpi dotati di massa;
la forza elettromagnetica, studiata teoricamente da Maxwell, è la forza che agisce tra i corpi dotati di carica elettrica, attraendoli o respingendoli.

Successivamente, con lo sviluppo della Meccanica Quantistica ad esse si aggiunsero altre due:

la forza nucleare forte è quella che tiene uniti i quarks all'interno di protoni e neutroni, e questi tra di loro nel nucleo atomico;
la forza nucleare debole è responsabile del decadimento radioattivo e dei processi di trasformazione di una particella in altre di vario tipo (ad esempio il neutrone decade in un elettrone, un protone e un antineutrino).

Ci si chiede perché esistano proprio quattro forze e non cinque o una sola: questo è uno dei quesiti a cui una possibile Teoria del Tutto (TOE, dall'inglese Theory of Everything) dovrà rispondere.

Interazione elettromagnetica, nucleare forte e debole vengono descritte in maniera completa dalla teoria quantistica (e infatti sono state trovate le corrispondenti particelle mediatrici, ovvero fotone, gluone e bosoni W e Z), mentre quella gravitazionale è descritta dalla Relatività Generale: ecco che ci siamo ricondotti allo ''scontro'' fra queste due teorie.
La gravità quantistica, la descrizione della gravità tramite la meccanica quantistica (ad esempio trovando sperimentalmente il gravitone, quanto della forza di gravità), è il principale obiettivo che si pone una teoria unificata.

La teoria delle stringhe

Sebbene ci siano diverse proposte di unificazione della Fisica, qui ricorderò in maniera più dettagliata quella più famosa e più duramente studiata, nonché - a volte - la più contrastata. Tuttavia, per la cronaca, tra le teorie alternative alla Teoria delle Stringhe si colloca in una posizione di risalto la Loop Quantum Gravity (per cui rimando all'omonima pagina di Wikipedia).
Fatta questa necessaria premessa, per spiegare questo argomento ritengo utile la visione del documentario realizzato in collaborazione con il fisico Brian Greene, che spiega in maniera chiara e completa questa teoria rivoluzionaria. Ecco i video.