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venerdì 11 maggio 2018

Come vincere un Nobel per la fisica con dei disegni

Uno dei fisici teorici che ha più di tutti contribuito allo sviluppo della fisica nel XX secolo è stato Richard Feynman, che nacque l'11 maggio di 100 anni fa. I suoi risultati più importanti che lo portarono al Premio Nobel per la fisica nel 1965 diviso con Julian Schwinger e Sin-Itiro Tomonaga sono quelli nel campo dell'elettrodinamica quantistica (QED), quella che lo stesso Feynman definì come La strana teoria della luce e della materia, sottotitolo del libro che raccoglie quattro sue lezioni sulla QED.
Prima, però, di addentrarci nel cuore dell'argomento di questo post, ovvero capire come sia possibile vincere un Nobel con dei disegni, ricolleghiamoci con quanto scritto ieri a proposito della meccanica quantistica.
Il modello standard delle particelle elementari
La famiglia delle particelle elementari, i mattoni fondamentali della materia, è ricca e numerosa costituita da sei quark, che combinati tra loro danno mesoni e barioni; da sei leptoni; da quattro bosoni di gauge, ovvero le particelle che trasportano i quanti delle interazioni; e dal bosone scalare di Higgs. Per chiudere in maniera sommaria la descrizione del modello standard basta ricordare le quattro forze fondamentali: l'interazione forte, che tiene insieme i nuclei atomici e più in generale impedisce ai quark di scorrazzare liberi per l'ambiente; l'interazione elettromagnetica, che governa il comportamento delle cariche elettriche (ma non solo); l'interazione debole, alla base di alcuni decadimenti; l'interazione gravitazionale, che ci permette di restare ancorati alla superficie della Terra e che permette al pianeta di ruotare intorno al Sole.
Quest'ultima, che di fatto è anche l'interazione più importante nell'universo, visto che gli da forma e sostanza, è anche la più debole di tutte: se ad esempio alla gravità assegniamo valore 1, l'interazione debole sarebbe $10^{25}$ volte (un 1 seguito da 25 zeri) più forte della gravità.
Al modello standard, per essere ritenuto completo, mancherebbe l'ultima grande unificazione: le prime tre interazioni, infatti, sono descritte dalle leggi della meccanica quantistica, mentre la gravità dalla relatività generale. Per completare il quadro bisognerebbe allora trovare una teoria in grado di unificare quantistica e relatività.
Ciò di cui molto velocemente ci occuperemo, però, non è questo ancora irrisolto problema, ma la trattazione "pittorica" della QED.