07 agosto 2019Supergravità: un premio milionarioper una teoria speculativaI tre milioni di dollari del BreakthroughPrize 2019 per la fisica fondamentalesono andati ai tre ideatori della teoriadella supergravità: che tuttavia potrebbenon essere una descrizione valida dellarealtà.La teoria della supergravità - che tenta diunificare tutte le forze della natura - è unavera descrizione del mondo? La questione èancora in sospeso a più di quarant'anni daquando è stata avanzata.Malgrado questo, ora ha portato ai suoifondatori uno dei premi più redditizi dellascienza: un premio speciale di 3 milioni didollari per la fisica fondamentale.La supergravità fu ideata nel 1976 dai fisicidelle particelle Sergio Ferrara del CERN, illaboratorio europeo di fisica delle particellevicino a Ginevra, Daniel Freedman, delMassachusetts Institute of Technology diCambridge, e Peter van Nieuwenhuizen,della Stony Brook University di New York.Il comitato di selezione che ha assegnatoil premio ha scelto di onorare la teoria, inparte, per il suo impatto sulla comprensionedella gravità ordinaria.La supergravità è anche alla base di unadelle "teorie del tutto" preferite dai fisici,la teoria delle stringhe, che afferma che leparticelle elementari sono fatte di minuscolifili di energia, ma non è ancora stata dimostrata."La supergravità è stata estremamenteimportante nello sviluppo della fisica negliultimi quarant'anni e nella nostra esplorazionedi ciò che potrebbe trovarsi al di là di quelloche sappiamo della natura", dice il teoricodelle stringhe, Andrew Strominger dellaHarvard University, che ha fatto parte delcomitato di selezione del premio.L'imprenditore russo Yuri Milner ha lanciatoi Breakthrough Prizes nel 2012, e tra i finanziatorioggi ci sono il cofondatore di Google SergeyBrin e Mark Zuckerberg di Facebook.I premi vengono assegnati verso la fine di ognianno, in diversi campi della scienza e dellamatematica.Ma il comitato di selezione - scelto nel pooldei precedenti vincitori di premi Breakthrough- può assegnare premi speciali per riconoscerei lavori eccezionali.Nel 2013, per esempio, Stephen Hawking havinto per la sua teoria, ancora non testatasperimentalmente, che i buchi neri emettonoradiazioni.All'inizio degli anni settanta, i fisici avevanocostruito il modello standard della fisica delleparticelle, in cui tre delle quattro forze fondamentali della natura sono associate allapropria particella: la forza elettromagneticaè mediata dalla particella di luce, il fotone;la forza forte che lega i nuclei atomici è mediatadal gluone; e la forza debole che governa ildecadimento radioattivo è associata alle particelleW e Z: tutte queste particelle sono stateosservate sperimentalmente.Ma la quarta forza fondamentale, la gravità,ha resistito agli sforzi per includerla nel modello.La supergravità è stata un primo tentativo difarlo, combinando la fisica delle particelle conla teoria della gravità di Einstein, la relativitàgenerale.Ferrara, Freedman e van Nieuwenhuizen siispirarono alla supersimmetria, un'estensionedel modello standard proposta per la prima voltanel 1973. La supersimmetria afferma che ogniparticella conosciuta ha un gemello più pesantee ancora da scoprire.I modelli che cercano di portare nella combina-zione la forza fondamentale finale, la gravità,le assegnano un'ipotetica particella, il "gravitone".I tre fisici proposero un super-gemello per ilgravitone, chiamato gravitino.Van Nieuwenhuizen ricorda la notte in cui guardòil loro software che macinava i calcoli dellasupergravità, timoroso che si fermasse troppopresto, indicando che la teoria era sbagliata."Stavo lì seduto con la tensione che cresceva",racconta.Ma quando il programma si concluse consuccesso, fu convinto che la supergravitàfosse reale.Quarant'anni dopo, van Nieuwenhuizen èrimasto senza parole alla notizia del premio."È stata una sorpresa totale", dice."Avevo rinunciato alla speranza chesarebbe accaduto".David Tong, teorico delle stringhe all'Universitàdi Cambridge, nel Regno Unito, dice chel'innovazione concettuale dietro la supergravitàera "stupefacente", dato che all'epoca i fisicidelle particelle e quelli che studiavano la gravitàinteragivano di rado."Il team applicava tecniche di fisica delle particellealla gravità e poi le testava a livello di calcolo, inun periodo in cui nessuno usava i computer perfare questo genere di cose", aggiunge.Oggi, la supergravità è una pietra angolaredella teoria delle stringhe, che è una candidatapopolare per la descrizione definitiva della realtà.Ma per decenni, gli acceleratori di particelle,compreso il Large Hadron Collider (LHC) del CERN,non sono riusciti a individuare alcun segnodi particelle supersimmetriche né del gravitino,o alcuna prova della teoria delle stringhe,anche se questo non la esclude del tutto."Queste idee potrebbero non essere verificabilinella nostra vita", dice Tong.Tuttavia, l'assenza di prove non dovrebbesminuire i risultati della supergravità, sostieneStrominger, perché la teoria è già stata usataper risolvere i misteri della gravità.Per esempio, la relatività generale apparentementepermette alle particelle, in teoria, di avere masseed energie negative "Se fosse vero, alcune cosenon finirebbero sulla Terra quando cadono, macadrebbero nello spazio", dice Strominger.Questo non succede, ma nessuno ha potutospiegare perché.Applicando il macchinario matematico dellasupergravità alla relatività generale, però, hapermesso ai fisici di dimostrare che le particellenon possono avere masse ed energie negative."Questi risultati rimarranno validi a prescinderedal fatto che la supergravità esista effettiva-mente in natura", dice Strominger.Ma Sabine Hossenfelder, fisico teoricodell'Istituto di studi avanzati di Francoforte,avverte che il fallimento del LHC nel trovareparticelle supersimmetriche infligge un colpoquasi fatale alle possibilità che la supergravitàsia vera.Dice che i vincitori hanno "fatto un grande lavoromatematico che merita di essere riconosciuto",e aggiunge: "Ma forse il premio dovrebbeessere per la matematica pura, perché questanon è fisica".(L'originale di questo articolo è stato pubblicato su www.nature.com il 6 agosto 2019. Traduzione ed editing a cura di Le Scienze, riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati)
Supergravità: un premio milionario per una teoria speculativa
07 agosto 2019Supergravità: un premio milionarioper una teoria speculativaI tre milioni di dollari del BreakthroughPrize 2019 per la fisica fondamentalesono andati ai tre ideatori della teoriadella supergravità: che tuttavia potrebbenon essere una descrizione valida dellarealtà.La teoria della supergravità - che tenta diunificare tutte le forze della natura - è unavera descrizione del mondo? La questione èancora in sospeso a più di quarant'anni daquando è stata avanzata.Malgrado questo, ora ha portato ai suoifondatori uno dei premi più redditizi dellascienza: un premio speciale di 3 milioni didollari per la fisica fondamentale.La supergravità fu ideata nel 1976 dai fisicidelle particelle Sergio Ferrara del CERN, illaboratorio europeo di fisica delle particellevicino a Ginevra, Daniel Freedman, delMassachusetts Institute of Technology diCambridge, e Peter van Nieuwenhuizen,della Stony Brook University di New York.Il comitato di selezione che ha assegnatoil premio ha scelto di onorare la teoria, inparte, per il suo impatto sulla comprensionedella gravità ordinaria.La supergravità è anche alla base di unadelle "teorie del tutto" preferite dai fisici,la teoria delle stringhe, che afferma che leparticelle elementari sono fatte di minuscolifili di energia, ma non è ancora stata dimostrata."La supergravità è stata estremamenteimportante nello sviluppo della fisica negliultimi quarant'anni e nella nostra esplorazionedi ciò che potrebbe trovarsi al di là di quelloche sappiamo della natura", dice il teoricodelle stringhe, Andrew Strominger dellaHarvard University, che ha fatto parte delcomitato di selezione del premio.L'imprenditore russo Yuri Milner ha lanciatoi Breakthrough Prizes nel 2012, e tra i finanziatorioggi ci sono il cofondatore di Google SergeyBrin e Mark Zuckerberg di Facebook.I premi vengono assegnati verso la fine di ognianno, in diversi campi della scienza e dellamatematica.Ma il comitato di selezione - scelto nel pooldei precedenti vincitori di premi Breakthrough- può assegnare premi speciali per riconoscerei lavori eccezionali.Nel 2013, per esempio, Stephen Hawking havinto per la sua teoria, ancora non testatasperimentalmente, che i buchi neri emettonoradiazioni.All'inizio degli anni settanta, i fisici avevanocostruito il modello standard della fisica delleparticelle, in cui tre delle quattro forze fondamentali della natura sono associate allapropria particella: la forza elettromagneticaè mediata dalla particella di luce, il fotone;la forza forte che lega i nuclei atomici è mediatadal gluone; e la forza debole che governa ildecadimento radioattivo è associata alle particelleW e Z: tutte queste particelle sono stateosservate sperimentalmente.Ma la quarta forza fondamentale, la gravità,ha resistito agli sforzi per includerla nel modello.La supergravità è stata un primo tentativo difarlo, combinando la fisica delle particelle conla teoria della gravità di Einstein, la relativitàgenerale.Ferrara, Freedman e van Nieuwenhuizen siispirarono alla supersimmetria, un'estensionedel modello standard proposta per la prima voltanel 1973. La supersimmetria afferma che ogniparticella conosciuta ha un gemello più pesantee ancora da scoprire.I modelli che cercano di portare nella combina-zione la forza fondamentale finale, la gravità,le assegnano un'ipotetica particella, il "gravitone".I tre fisici proposero un super-gemello per ilgravitone, chiamato gravitino.Van Nieuwenhuizen ricorda la notte in cui guardòil loro software che macinava i calcoli dellasupergravità, timoroso che si fermasse troppopresto, indicando che la teoria era sbagliata."Stavo lì seduto con la tensione che cresceva",racconta.Ma quando il programma si concluse consuccesso, fu convinto che la supergravitàfosse reale.Quarant'anni dopo, van Nieuwenhuizen èrimasto senza parole alla notizia del premio."È stata una sorpresa totale", dice."Avevo rinunciato alla speranza chesarebbe accaduto".David Tong, teorico delle stringhe all'Universitàdi Cambridge, nel Regno Unito, dice chel'innovazione concettuale dietro la supergravitàera "stupefacente", dato che all'epoca i fisicidelle particelle e quelli che studiavano la gravitàinteragivano di rado."Il team applicava tecniche di fisica delle particellealla gravità e poi le testava a livello di calcolo, inun periodo in cui nessuno usava i computer perfare questo genere di cose", aggiunge.Oggi, la supergravità è una pietra angolaredella teoria delle stringhe, che è una candidatapopolare per la descrizione definitiva della realtà.Ma per decenni, gli acceleratori di particelle,compreso il Large Hadron Collider (LHC) del CERN,non sono riusciti a individuare alcun segnodi particelle supersimmetriche né del gravitino,o alcuna prova della teoria delle stringhe,anche se questo non la esclude del tutto."Queste idee potrebbero non essere verificabilinella nostra vita", dice Tong.Tuttavia, l'assenza di prove non dovrebbesminuire i risultati della supergravità, sostieneStrominger, perché la teoria è già stata usataper risolvere i misteri della gravità.Per esempio, la relatività generale apparentementepermette alle particelle, in teoria, di avere masseed energie negative "Se fosse vero, alcune cosenon finirebbero sulla Terra quando cadono, macadrebbero nello spazio", dice Strominger.Questo non succede, ma nessuno ha potutospiegare perché.Applicando il macchinario matematico dellasupergravità alla relatività generale, però, hapermesso ai fisici di dimostrare che le particellenon possono avere masse ed energie negative."Questi risultati rimarranno validi a prescinderedal fatto che la supergravità esista effettiva-mente in natura", dice Strominger.Ma Sabine Hossenfelder, fisico teoricodell'Istituto di studi avanzati di Francoforte,avverte che il fallimento del LHC nel trovareparticelle supersimmetriche infligge un colpoquasi fatale alle possibilità che la supergravitàsia vera.Dice che i vincitori hanno "fatto un grande lavoromatematico che merita di essere riconosciuto",e aggiunge: "Ma forse il premio dovrebbeessere per la matematica pura, perché questanon è fisica".(L'originale di questo articolo è stato pubblicato su www.nature.com il 6 agosto 2019. Traduzione ed editing a cura di Le Scienze, riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati)