L’uomo è naturalmente portato all’analisi del mondo che lo circonda. La curiosità di capire quali siano i meccanismi dietro la realtà è innata. Tuttavia, l’esperienza ha evidenziato forze anche molto diverse le une dalle altre. La fisica ha avuto l’enorme successo di ridurre la complessità del problema.
Infatti, le forze responsabili di quanto accade sono sostanzialmente quattro e tutte le altre derivano da queste interazioni fondamentali. Queste sono la forza gravitazionale, la forza elettromagnetica, la forza nucleare forte e quella debole.

Un’unione parziale ha chiesto secoli: da Newton…

La prima grande unificazione la dobbiamo a Sir Isaac Newton. Alla fine del XVII secolo, egli ha scoperto che la spiegazione alla base di fenomeni tanto diversi come la caduta dei gravi e il moto dei pianeti intorno al Sole era la forza di gravitazione universale, che agisce su tutti gli oggetti dotati di massa.
Per un altro passo avanti, dobbiamo attendere l’Ottocento, con gli studi di Michael Faraday, André-Marie Ampère e James Clerk Maxwell. A loro va il merito di aver dimostrato che la forza elettromagnetica è responsabile di fenomeni elettrici, magnetici e luminosi e agisce su tutte le particelle cariche.

...al Novecento, passando per Maxwell e Einstein…

Le scoperte di Maxwell hanno consentito un forte sviluppo teorico e sperimentale in nuove direzioni della fisica, consentendo ad Albert Einstein, Henri Poincaré, Hendrik Lorentz e Hermann Minkowski di avere idee come la teoria della relatività e di poter unificare la meccanica classica con la geometria dello spazio-tempo.
Parallelamente, altri scienziati hanno studiato l’atomo, causando un progresso molto intenso per la fisica atomica, quella nucleare e quella quantistica. In particolare, questo ha permesso di notare l’esistenza della forza nucleare debole, responsabile dei processi di decadimento radioattivo, e di quella forte, che tiene unito il nucleo.

…per risolvere un problema ancora aperto

Nonostante i progressi fatti, siamo ancora lontani dalla grande unificazione scopo della fisica del XXI secolo. Alcuni passi avanti sono addirittura molto recenti, come la scoperta dell’interazione elettrodebole, confermata sperimentalmente solo nel 1984 da Carlo Rubbia e Simon van der Meer.
Va detto, però, che già Abdus Salam, Steven Weinberg e Sheldon Lee Glashow avevano teorizzato alla fine degli anni Sessanta che l’interazione debole e la forza elettromagnetica fossero due manifestazioni distinte di una sola forza.

Il punto su un processo di unione

Ad oggi, un’unificazione della forza nucleare forte e dell’interazione elettrodebole non è completa, anche se il Modello Standard le comprende entrambe in modo unitario. Di conseguenza, parte della ricerca in fisica cerca di capire se è possibile una teoria che unifichi completamente le due interazioni.
Purtroppo, creare le condizioni sperimentali per poterla verificare è fantascienza, con le tecnologie attuali (ma forse anche con quelle future). Infatti, le energie utili hanno ordini di grandezza molto elevati, che potrebbero essere quelle immediatamente successive al Big Bang.

Una Teoria del tutto, prospettive e speranze

Se mai ci riuscissimo, in seguito potremmo puntare sulla possibilità di ricondurre tutto a un’unica forza. Tuttavia, il rischio di fare nuove scoperte che mettano in crisi le conoscenze che abbiamo è dietro l’angolo. Del resto, è un’eventualità che si è già verificata in passato e che ha provocato tutte le rivoluzioni scientifiche che conosciamo. Una tale unificazione però potrebbe conciliare la relatività e la fisica quantistica. Magari il gioco vale la candela, no?

Infine, non dobbiamo trascurare ciò che non conosciamo. Non sappiamo come si comporti la materia oscura e potrebbe essere soggetta a una quinta forza fondamentale misteriosa.
A riguardo, ci sono studi molto recenti che potrebbero giustificarne gli studi e risolvere alcune anomalie. E se potessimo capirci di più?

Questo articolo è stato scritto da...

Marco Ravenna

Autore

Cresciuto a pane, Disney e sostenitore del motto "Ruolare, sempre, duro!", vengo da quella terra di nessuno al confine tra Liguria e Toscana. Modi sicuri per approcciarmi? Invitarmi a una maratona LOTR (edizione estesa, se ve lo steste chiedendo) con drinking challenge o, molto più semplicemente, parlare di fantasy o di matematica.

Il mio motto è Wit beyond measure is a man's greatest treasure, che normalmente completo con "o pleasure, vedete un po' voi". E no, niente P. Sherman, 42 Wallaby Way, Sydney!