La storia dell'universo prima del Big  Bang

Livorno,  svolge la Conferenza Enriques 2006   il fisico Gabriele Veneziano, fondatore della  "Teoria delle  stringhe"

Com'era il tempo,  prima del tempo? Una teoria affascinante e ricca di numerose e suggestive  implicazioni nel campo della fisica, della matematica e della  filosofia

Sarà uno dei più grandi fisici del  nostro tempo, Gabriele Veneziano, l'ideatore della cosiddetta «Teoria delle  stringhe», a tenere la Conferenza Enriques 2006, dal titolo «Dalla  meccanica classica alla teoria delle stringhe. Viaggio nel cubo metateorico».  L'incontro, che  si terrà il prossimo venerdì 20 ottobre alle 17.30, alla  Biblioteca Labronica di Livorno, è organizzato dal Centro Studi Enriques,  dalla Provincia e dal Comune di Livorno, in collaborazione con la Fondazione  Cassa di Risparmi di Livorno.


All'inizio c'era un  oceano di onde caotiche, ma quasi completamente calmo. Poi, una porzione dello  spazio cominciò a precipitare su se stesso sotto il proprio peso, in un punto  sempre più piccolo e sempre più denso. Finché quel buco nero primordiale non fu  talmente pieno di energia che esplose in un fragoroso "Big Bang" dando origine all'universo. Al nostro universo.

E' questa una delle  possibili risposte che la "Teoria delle stringhe" offre al problema dell'inizio  del tempo. Un inizio che forse non c'è mai stato.

Una teoria  affascinante e ricca di numerose e suggestive implicazioni nel campo della  fisica, della matematica e della filosofia, il cui principale pregio risiede  nella capacità di rappresentare in un unico schema concettuale tutte le  particelle e tutte le forze presenti in natura, e di unificare la nostra  comprensione del mondo microscopico degli atomi e di quello macroscopico  dell'intero universo. Gabriele Veneziano, fisico teorico italiano in forza al  Cern di Ginevra e al Collège de France di  Parigi, è il padre fondatore di questa teoria:  le sue idee hanno portato  a una nuova concezione del la fisica moderna capace di conciliare i principi della relatività  di Einstein con quelli della meccanica quantistica: uno scoglio sul quale lo stesso Einstein si era arenato.

E' il 1916, quando  Albert Einstein elabora la sua teoria generale della relatività. L'anno  successivo il fisico tedesco applica la sua nuova teoria all'universo intero,  ottenendo le famose "equazioni cosmologiche". Nel 1922 Alexander Friedmann trova  le soluzioni di quelle equazioni e si accorge  che il nostro è un universo in
espansione. Nel 1929 l'astronomo Edwin Hubble  osserva la "recessione delle galassie" e fornisce le prove che Friedman ha  ragione.
L'universo, cioè, evolve secondo le leggi gravitazionali della relatività generale. Applicando le quali è possibile conoscere non solo il  presente, ma anche il passato del nostro universo.
Riproiettando all'indietro il  film della storia cosmica, i fisici si accorgono che le dimensioni dell'universo  diminuiscono sempre più, mentre crescono in densità e temperatura. Finché,  giunti all'inizio della storia cosmica, tutta la materia e tutta l'energia non  si ritrovano concentrati in un punticino in cui la curvatura dello
spazio-tempo,  la densità e la temperatura raggiungono valori infiniti. Dall'esplosione di quel  punticino, da quel Big Bang, sostiene il "modello standard della cosmologia", è  iniziata, 15 miliardi di anni fa, la storia del nostro universo. Anzi, è  iniziata la storia stessa dello spazio e del tempo. Già, perché per un fisico non ha senso parlare di un sistema dove i parametri raggiungono valori infiniti.  E, quindi, non ha senso parlare della singolarità iniziale e di un qualsiasi  parametro fisico prima della singolarità iniziale.
In definitiva, poiché non ha  senso parlare di uno spazio e di  tempo prima del Big Bang, per la fisica relativistica lo spazio e il tempo sono  nati con quella singolarità iniziale. Il Big Bang è l'origine del Tutto.

Il guaio è che la  relatività generale, come sostiene il  fisico Stephen Hawking, contiene in sé il germe della propria autodistruzione.  Nell'ambito della relatività generale non è possibile sfuggire alla singolarità.  E quindi non è possibile evitare il  paradosso di imbattersi in  punti dove alcuni parametri fisici raggiungono valori infiniti e, quindi,  sfuggono a una descrizione fisica. Ecco che molti si sono mossi alla ricerca di  una "nuova fisica" in grado di evitare le singolarità. Questa nuova fisica deve essere in grado di descrivere il cosmo nelle condizioni estreme prossime al Big  Bang. Condizioni in cui a dominare non è solo la gravità ma sono anche altre  interazioni, di tipo quantistico.

Tra le teorie  quantistiche che nel tempo si sono candidate ad assolvere a questo compito, la  più accreditata è proprio la teoria delle stringhe proposta per primo da  Gabriele Veneziano. In pratica, nelle condizioni estreme prossime a una singolarità, sulla  scena cosmica sono presenti solo oggetti primordiali, linee (stringhe) o superfici (membrane) che non sono puntiformi ma  si estendono in molte dimensioni. Forse in una decina di dimensioni. E in questo  universo a più dimensioni la densità, la temperatura, la curvatura dello spazio-tempo raggiungono dimensioni molto alte, ma non infinite.

Quindi, sostiene  Gabriele Veneziano, acquista improvvisamente senso chiedersi cosa c'era prima  del Big Bang, ovvero del punto in cui i parametri fisici raggiungono valori  altissimi, ma non infiniti. Prima del Big Bang, sostiene Gabriele Veneziano,  esisteva un mare in bonaccia: il vuoto quantistico. Ora, la calma piatta di  questo particolare vuoto non è assoluta. Piccole onde di energia lo increspano.  Queste onde si propagano e spesso si urtano. Talora le onde si fondono, per  formarne una più grande. Una volta l'onda che ne è risultata è diventata tanto  grande da assumere dimensioni simili a quelle del nucleo di un atomo. Ma  l'energia che conteneva era tale che l'onda ha iniziato a collassare su stessa,  precipitando in un abisso sempre più profondo e denso e caldo. Nel medesimo  tempo quel "buco nero" ha accresciuto le sue dimensioni,  generando nuova energia con un processo che i fisici chiamano di infiammazione.  Raggiunte le dimensioni di un millimetro circa, il  buco nero non ha più retto ed è esploso.  Dando luogo al Big Bang. Al nostro  universo. E alla sua storia.

Gabriele  Veneziano si è laureato a Firenze nel  1965 con Raoul Gatto: ha conseguito un Ph. D all'istituto Weizmann di Rehovot  (Israele) e ha proseguito le sue ricerche prima in una breve soggiorno presso il CERN di Ginevra, poi presso il MIT, dove ha collaborato con Sergio Fubini.  Tornato in Israele, vi ha insegnato fino al 1977, trasferendosi poi  definitivamente al CERN, dove ha anche diretto la Divisione di fisica teorica.  Membro dell'Accademia dei Lincei e della Académie des Sciences, è stato  insignito del premio "I. Pomerančuk" a Mosca, del premio "Dannie Heinemann"  dell'American Physical Society, del premio Enrico Fermi della Società Italiana  di Fisica e della medaglia Albert Einstein dell'omonima società di Berna. Ancora  attivo al CERN di Ginevra, ricopre anche, da un paio d'anni, la cattedra di Particelle Elementari, Gravitazione e Cosmologia al Collège de France di Parigi.
Luca Rasori -  addetto stampa Centro Studi Enriques

Da infoswif@yahoogroups.co.uk - giovedì 12 ottobre 2006