CRONACA

Il guru delle stringhe

INTERVISTA – La recente inaugurazione del nuovo Simons Center for Geometry and Physics all’Università di Stony Brook ha visto la partecipazione dei più celebri fisici teorici del pianeta, tra cui svetta la statura imponente di Edward Witten, sia letterale che metaforica. Professore all’Institute for Advanced Studies di Princeton e vincitore della Fields Medal (l’analogo Premio Nobel per i matematici), Witten ha plasmato la ricerca in fisica teorica negli ultimi vent’anni con una serie continua di scoperte, che hanno creato un nuovo rapporto simbiotico tra la fisica e la matematica. Il leit motif, la ricerca instancabile della vera natura della teoria delle stringhe e del suo misterioso avatar, la “teoria del tutto” altresì nota come M-theory. Dopo la sua lezione inaugurale, OS ha colto l’occasione per una chiacchierata con Witten, dal suo passato di giornalista e attivista politico e sul futuro della fisica e dei fisici.

Il tuo percorso formativo è stato del tutto inusuale. Laureato in Storia, hai collaborato con il magazine progressista The Nation e partecipato alla campagna presidenziale per George McGovern. Cosa ti ha fatto cambiare idea e scegliere la fisica?

Semplice. Alla fine ho avuto il buon senso per capire che avevo più talento per la matematica e la fisica che per gli altri campi. Non ho mai rimpianto questa decisione.

Parliamo di fisica. LHC è stato acceso e presto ci fornirà l’anello mancante nella nostra comprensione dell’universo. Se dovessi scommettere su una scoperta in particolare, su quale punteresti?

Spero che LHC scopra le particelle supersimmetriche. Ci sono alcune indicazioni a favore di questo scenario, ma a essere onesti ce ne sono altre che vanno in direzione opposta. Dovremo aspettare e vedere. La scoperta della supersimmetria sarebbe grandiosa: inizieremmo a capire il ruolo delle variabili quantistiche nella natura dello spazio e del tempo.

Tutti parlano del bosone di Higgs. C’è una remota possibilità che non venga prodotto ad LHC?

È quasi certo che la particella di Higgs verrà scoperta. La domanda cruciale secondo me è se LHC scoprira solo la particella di Higgs, oppure quella particella più altre cose.

Parliamo della teoria delle stringhe. Potresti spiegare in parole povere di cosa si tratta e perché pensi che sia così intrigante?

Nella teoria quantistica ordinaria, una particella elementare come l’elettrone è puntiforme, e poi segue le sottili leggi della meccanica quantistica e della relatività. Nella teoria delle stringhe, il punto di partenza è reinterpretare un elettrone come un piccolo laccio vibrante, soggetto alle stesse leggi quantistiche e relativistiche. Questo piccolo cambiamento porta con sé delle conseguenze rivoluzionarie. La più significativa è che nonostante la gravità – descritta in tempi moderni dalla teoria della Relatività Generale di Einstein – sia inconsistente con la teoria quantistica dei campi (che descrive le particelle puntiformi), nella teoria delle stringhe essa ci viene imposta fin dall’inizio. La teoria delle stringhe genera automaticamente la gravità quantistica, al contrario della fisica pre-stringhe in cui, per come ci pare di capire, è impossibile quantizzare la gravità.

C’è la possibilità di testare la teoria delle stringhe ad LHC?

La supersimmetria è un elemento chiave delle stringhe. La sua scoperta ad LHC sarebbe molto significativa. Se potessimo studiare la supersimmetria sperimentalmente, capiremmo come è realizzata in natura e questo ci porterebbe ad ulteriori passi avanti che ora non riusciamo nemmeno ad immaginare.

Daniele Amati disse che la teoria delle stringhe è un pezzo di fisica del ventunesimo secolo, caduta per caso nel ventesimo secolo. Ora che abbiamo entrambi i piedi nel ventunesimo secolo, abbiamo capito di che cosa si tratta e quali sono le sue possibili applicazioni? O dovremmo forse aspettare il ventiduesimo secolo?

Buona domanda! Di certo sappiamo molto di più che quarant’anni fa, quando Amati fece quella considerazione. Penso che lo scopo della teoria si sia dimostrato molto più ampio di quanto nessuno si aspettasse. Anche se rimane molto da capire. Ci sono molte domande eccitanti del tutto irrisolte, che sono un chiaro invito per le menti più giovani.

Tra i fisici ci sono opinioni le più diverse sulla teoria delle stringhe. Per alcuni si tratta della “teoria del tutto,” che ci porterà alla descrizione ultima dell’universo. Altri credono che la teoria delle stringhe sia più uno strumento matematico, al pari della meccanica statistica. Per i matematici poi le stringhe sono fonte di ispirazione per inventare nuove costruzioni. Qual è il tuo punto personale di vista?

A mio avviso, un’ispirazione per creare nuovi concetti matematici, uno strumento potente come la meccanica statistica e una nuova teoria delle forze della natura sono tutti obiettivi straordinari. Spero che sul lungo periodo la teoria delle stringhe realizzi tutte queste possibilità. Molto dipende da quanto inventivi e fortunati sapremo essere noi umani nello sviluppare la teoria.

Una critica che spesso viene sollevata contro la teoria delle stringhe è la mancanza di una singola predizione sperimentale, ovvero che la teoria non sia falsificabile. Secondo te è un’obiezione fondata?

Per il momento dobbiamo accontentarci del fatto che la teoria delle stringhe descriva automaticamente la gravità quantistica, cosa del tutto impossibile in tutti gli scenari pre-stringhe. Questo è il punto chiave, dopo tutto la gravità e la meccanica quantistica sono entrambe parte della natura e devono essere riconciliate in qualche modo. La teoria delle stringhe è l’unica che consente di farlo. Ricorda anche che la supersimmetria, che ora stiamo cercando con LHC, è un’idea emersa in gran parte grazie al suo ruolo nella teoria delle stringhe.

Hai detto che la teoria delle stringhe è l’unico candidato per una teoria della gravità quantistica. Alcuni tuoi colleghi dicono lo stesso di un’altra teoria, loop quantum gravity, che al contrario della teoria delle stringhe non prevede l’esistenza di dimensioni nascoste. Nella comunità scientifica questa diatriba è fonte di polemiche che sono note al grande pubblico anche grazie alla celebre sitcom Big bang theory. Qual è il tuo punto di vista sull’argomento?

Invece di prendere la tua domanda alla lettera e darti una risposta negativa, preferisco rispondere ad un’altra domanda. Dalla teoria delle stringhe possiamo aspettarci dei legami soltanto con aree della fisica e della matematica che sono realmente importanti. E infatti ha contribuito a numerose aree tra cui un elenco parziale include: le interazioni forti, la fisica degli ioni pesanti, i punti critici quantistici, le teorie di campo topologiche, i materiali isolanti topologici, la geometria non-commutativa, la teoria dei twistor, e molti altri…

Prevedi una nuova rivoluzione delle stringhe, dietro l’angolo?

Nel corso della mia carriera ho vissuto periodi in cui sono riuscito a tenermi al passo con le novità più eccitanti e al contrario altri periodi in cui molte linee di ricerca si diramano in direzioni diverse ed è difficile starci dietro. Credo che il periodo attuale sia più del secondo tipo. Se poi una rivoluzione fosse in vista, non sarebbe una vera rivoluzione quando accade!

Parliamo del mercato del lavoro per i ricercatori. Ci troviamo in una pesante recessione. Negli ultimi anni, è diventato sempre più difficile per i PhD in teoria delle stringhe trovare un lavoro di ricerca in questo stesso campo. Credi che questa tendenza perdurerà?

Purtroppo la recessione è un problema per tutta la società e in molti Paesi sta avendo un grosso impatto sui finanziamenti per la ricerca scientifica. So che in Italia la situazione nel mondo accademico è particolarmente grave. Per la fisica delle particelle, un altro fattore è che con l’avvento di LHC e i grandi progressi in astrofisica e in cosmologia c’è un’attenzione particolare per le attività di ricerca che possono essere applicate direttamente a quegli esperimenti. La combinazione di tutti questi fattori ha prodotto una situazione molto difficile e i giovani che faticano a trovare lavoro in questo campo hanno tutta la mia comprensione. Nel futuro, credo che ci sarà qualche miglioramento, ma è difficile predirlo con certezza.

Che tipo di consiglio ti senti di dare ai giovani studenti che stanno pensando di scegliere la fisica delle alte energie?

Ci sono molte aree interessanti a seconda del proprio gusto e interesse personale. L’astrofisica sta vivendo un’età dell’oro che si protrarrà per decine d’anni a venire, grazie alle nuove capacità osservative. Anche la fisica dei materiali fornisce degli stimoli interessanti a ritmo continuo. Ma la fisica delle particelle eserciterà sempre un’attrazione tutta speciale sulle giovani generazioni curiose di scoprire le leggi della natura.

 

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