Rivoluzionarie scoperte o semplici corollari?

di Giulio Rosani

Qualcuno forse si sarà accorto che nell'ultimo periodo le notizie scientifiche, per poche che siano, stanno diventando alquanto insolite. Leggo nel numero di novembre di "Le Scienze" che è stato trovato un esempio di monopolo magnetico, fenomeno finora ritenuto impossibile. Sempre nello stesso numero si annuncia la violazione della legge di simmetria,una delle superleggi della fisica ritenute inviolabili.
Tutto questo è stato preceduto dalla conferenza tenutasi il 28 ottobre a Genova da Lee Smolin, nella quale l'esistenza di più universi, da lui stesso teorizzata, veniva smentita in favore di quella affermante un unico universo. Alla luce dei seguenti cambiamenti possiamo forse dire di trovarci di fronte ad una nuova rivoluzione copernicana? Intanto vediamo di analizzare al meglio cosa significano le varie scoperte sopra citate.

Il monopolo magnetico

Vi siete mai chiesti cosa succede se si "taglia" una calamita in due? La risposta che finora la fisica dava a questa domanda era che si sarebbero ottenute due calamite più piccole aventi entrambe due poli, nord e sud, come la calamita originale. Svariati esperimenti provavano questa teoria, svariati esperimenti con materiali e temperatura "normale". Nessuno aveva ancora pensato agli "spin ice", ghiacci di spin. Si sta parlando di materiale con struttura simile al ghiaccio, i cui ioni ruotano con un determinato orientamento. Gli ioni sono le particelle possedenti carica elettrica positiva o negativa che costituiscono il materiale. Sono atomi a cui è stato strappato un elettrone, caso di carica positiva, oppure che hanno strappato loro un elettrone ad altri atomi, caso negativo. Gli ioni si organizzano in strutture cristalline, reticoli di forma quadrata ad esempio.
Dopo aver stabilizzato il campo magnetico del materiale, i fisici lo hanno perturbato nuovamente in modo da creare la possibilità di formazione di monopoli magnetici e... tadah! Una situazione simile a quella del monopolo è stata riscontrata veramente! Sembrerebbe una cosa molto semplice, ma in realtà il processo non è così scontato. Intanto il materiale deve essere portato a temperature prossime allo zero assoluto, -273°C, poi il campo magnetico deve essere perturbato tranite un'altro campo magnetico, abbastanza forte da modificare il primo nel modo desiderato.
Con campo si intende la perturbazione dello spazio dovuta ad un oggetto situato in esso. Ad esempio il campo gravitazionale è dovuto alla presenza nello spazio di un corpo avente massa non nulla. Per avere un'immagine di un campo, ci si può immaginare un lenzuolo teso con un pallone da calcio messo su di esso. Il telo cederà dove si trova il pallone e formerà una depressione che influenzerà altri oggetti sul lenzuolo. Ad esempio se metto una biglia nel campo appena generato questa si muoverà verso il pallone da calcio, perchè soggetta alle forze generate dal campo, la depressione del lenzuolo in breve. La biglia però crea a sua volta un campo sul lenzuolo, solo che è molto più debole rispetto a quello del pallone, dunque non ce ne accorgiamo. Se mettessimo un'altro pallone sul lenzuolo potremmo perturbare significativamente il campo generato dal primo pallone. Il concetto di base dell'esperimento è appunto questo, generare un campo abbastanza forte da modificare il primo in modo significativo.
Oltre a dover trovare il modo giusto di modificare il campo, il controllo della riuscita dell'esperimento è alquanto difficoltoso, perchè la distanza tra i due poli è dell'ordine dei milionesimi di metro. Comunque, nonostante questi risultati i ricercatori restano in dubbio se si tratti di veri monopoli magnetici, in quanto non si tratta di particelle con un unica carica magnetica, il vero monopolo, ma di due poli separati. Il fenomeno non era stato mai riscontrato e ciò ne fa una scoperta interessante. Aspetto aggiornamenti sull'argomento.

La legge di simmetria

Per legge di simmetria si intende, in fisica, la legge secondo la quale un esperimento eseguito secondo le stesse condizioni rispetto ad un altro esperimento deve dare lo stesso risultato indipendentemente dal luogo e dal tempo in cui viene eseguito. In pratica, se faccio cadere un sasso da una rupe alta 100 metri, in assenza di vento, il tempo che impiegherà il sasso per arrivare a terra e il luogo di impatto saranno gli stessi. Che io lasci cadere il sasso in Giappone o in America, nel 2012 o nel 3005, non influenzerà minimamente il mio risultato. Alcuni fisici sono però scettici e non si dicono d'accordo con questa affermazione. Questa loro idea viene supportata da un esperimento condotto in Giappone il cui risultato non è conforme alle previsioni basate appunto sulla simmetria.
Il termine simmetria in fisica è da intendersi più come invarianza, che come simmetria letterale. Dunque nonostante i dati di partenza fossero invariati rispetto ad un esperimento già condotto, il risultato è stato diverso. Con questa "scoperta" il mondo della fisica si trova davanti a nuovi quesiti sulle superleggi, ritenute inviolabili. La teoria che ipotizza una unificazione delle leggi fisiche in un'unica legge universale potrebbe essere da rivedere. Se effettivamente dovesse rivelarsi falsa, molte teorie dovrebbero essere reinterpretate, molto lavoro risulterebbe inutile. Si aprirebbero però nuove porte verso una comprensione più profonda della realtà.

Il Multiverso

Come accennato sopra a Genova si è tenuta una conferenza di notevole importanza. Lee Smolin, fisico teorico americano nato a New York il 1955, uno dei "padri" della fisica quantistica moderna, smentisce l'esistenza di mondi paralleli, di un multiverso, da lui stesso teorizzata. Le motivazioni addotte non sono di tipo scientifico, ma sono puramente filosofiche. Ciononostante è importante considerare la questione come una svolta.
I quattro punti esposti durante la conferenza sono i seguenti:
"Esiste un solo universo. Non ne esistono altri, nè esiste qualcosa che sia isomorfo ad esso."
Questa affermazione si rifà soprattutto alla teoria degli insiemi. Infatti non esiste altro insieme che possa riprodurre perfettamente l'insieme di partenza se non l'insieme stesso. Dunque l'universo può essere "replicato" solo da se stesso=> esiste un solo universo.
"Tutto ciò che è reale lo è in un momento, che è (a sua volta) una successione di momenti. Tutto ciò che è vero lo è nel momento presente."
La teoria di un qualcosa che esiste anche al di fuori del tempo viene smentita, tutto ciò che esiste è situato nel tempo, anche il tempo stesso(in quanto realmente esistente e non un prodotto della mente umana).
"Tutto ciò che è vero in un momento è un processo di cambiamento finalizzato a portare al prossimo o ai futuri momenti. Qualsiasi cosa sia vera è una aspetto di un processo in questo processo causante o implicante momenti futuri."
Se qualcosa dovesse esistere senza causare nient'altro, allora quel qualcosa deve sparire nel prossimo attimo. Se qualcosa persiste, allora deve portare a qualcos'altro, fa parte di un processo.
"La matematica è un derivato dell'esperienza che funge da generalizzazione di regolarità osservate, quando vengono rimossi particolarità e tempo."
La matematica non è una legge su cui si basa il mondo, ma è derivata da esperienze sulle cui regolarità si basa la materia. Questa frase del prof. Smolin potrebbe sebrare logica e naturale, nonostante ciò molti matematici tendono a dimenticarlo (perdonatemi la "frecciatina").
Purtroppo siccome non ne so abbastanza sull'argomento non cercherò di inoltrarmi oltre nella faccenda. Per chi fosse interessato all'argomento, Smolin ha pubblicato tre libri, a quanto mi risulta, in cui questioni quali la teoria delle stringhe e la quantum gravity sono spiegate in modo chiaro a tutti. I titoli sono "The Life of the Cosmos", "Three Roads to Quantum Gravity" e "The Trouble with Physics".

Il pennuto terrorista

Su Repubblica del 8 Novembre si poteva leggere un articolo sul Cern di Ginevra, nel quale si comunicava la ripresa delle attività dopo la riparazione del generatore Lhc-B, uno dei tre che alimentano la struttura. Causa del guasto è stato il pasto di un volatile, un pezzo di pane. Le tracce trovate sul luogo ne danno la prova, anche se si è riusciti a trovare solo il pane. Sulle sorti del pennuto si è tuttora incerti...
Quella che può sembrare una notizia da niente in realtà potrebbe confermare una teoria recentemente sviluppata a spiegazione dei vari "fiaschi" dell'Lhc(Large Hadron Collider). Si pensa che la natura stia sabotando l'esperimento per non permetterci di scoprire la particella detta "di Dio". Anche in questo caso sembra fantascienza, ma chi se non meglio di un anonimo passero o un piccione mimetizzato nel grigio della svizzera poteva portare a termine un attentato del genere? Ovviamente sto scherzando, non credo proprio che la natura possa ordire un complotto simile, ahah... o forse sì?
Per il momento sul Cern è tutto, se dovessi avere fortuna, intorno a marzo o aprile dovrei riuscire a visitare di persona la struttura, in quel caso seguirà ovviamente subito un articolo su Pot-pourri.

Bene, tutto questo articolo per dire che ancora non si sa dove andrà a finire la questione... Ho comunque trovato interessanti le varie scoperte e mi sembrava bello comunicarle. Spero sia stato interessante anche per chi ha letto questo articolo.
Il prossimo articolo tratterà di un libro scritto da Einstein e Infeld, nel quale si cerca di porre la fisica in concetti semplici e compresibili a tutti.