Un nuovo approccio matematico per risolvere la gravità quantistica

Due teorie, la meccanica quantistica e la relatività generale. Che si occupano, rispettivamente, di descrivere il comportamento delle particelle microscopiche e della gravità. E che separatamente funzionano alla perfezione. Il problema – che è il più impegnativo della fisica moderna – è quando si prova a metterle insieme. Perché nessuno, al momento, è riuscito a elaborare un modello definitivo della gravità quantistica, che riconcili così le due teorie una volta per tutte. Ma forse siamo un passettino più vicini alla soluzione del conundrum: un’équipe di scienziati della Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (Oist) ha infatti appena proposto un nuovo approccio al problema della gravità quantistica, che tra l’altro usa delle assunzioni di partenza più vicine all’Universo reale rispetto a quelle di altri approcci. Lo studio è stato pubblicato su Physical Review D.

Gravità quantistica in un Universo in espansione

Gli scienziati, in particolare, hanno compiuto un significativo passo avanti nel calcolo della cosiddetta matrice S, un’entità matematica che predice cosa succede quando si avvicinano e si fanno interagire tra loro due o più particelle. La matrice S, sostanzialmente, fornisce delle probabilità sul comportamento delle particelle, partendo dalle condizioni iniziali del problema; e, cosa ancora più importante rispetto al problema della gravità quantistica, si può utilizzare in un cosiddetto spazio di de Sitter, ossia un Universo in espansione accelerata. Esattamente come quello in cui viviamo.

Dal semplice al complicato

Il team di ricercatori, al momento, è riuscito a calcolare la matrice S in uno spazio di de Sitter nello scenario più semplice, ossia quello in cui si hanno particelle “libere”, non interagenti tra loro. Si tratta della cosiddetta matrice S libera: “La matrice S libera non è solo uno strumento matematico elegante”, ha spiegato Adrian David, uno degli autori dello studio. “Ha il potenziale di spiegare cosa accade in scenari molto realistici. Ora proveremo a usare la matrice in questi scenari per capire cosa succede quando si mettono insieme più particelle e più campi”.

Hello, World

Nel gergo informatico, Hello, World è il primo semplice codice che si impara a sviluppare. Non fa altro che stampare su schermo il messaggio Hello, World, per l’appunto, ed è usato dagli sviluppatori a riprova del fatto che il linguaggio di programmazione che si sta usando “funzioni” correttamente. È una sorta di test: e la matrice S libera ne è l’equivalente nel campo della gravità quantistica. “Nei test dei programmi informatici”, dice ancora David, “l’output Hello World è meno interessante del linguaggio usato per crearlo. Allo stesso modo, la matrice S libera non è così interessante in sé, ma lo diventa se si pensa alle questioni che potrebbe aiutarci a risolvere”. Tra cui, un giorno, magari la gravità quantistica.

Credits immagine: Nasa
Riferimenti: Physical Review D doi: 10.1103/PhysRevD.100.045005