Teoria delle stringhe

In fisica, la teoria delle stringhe (string theory, lett. "teoria delle corde") è un quadro teorico nel quale le particelle puntiformi sono sostituite da oggetti uno-dimensionali chiamati stringhe, caratterizzati da determinati "modi di vibrazione". La teoria descrive come le stringhe si propagano nello spazio e nel tempo e come interagiscono tra loro.^[1] A scale di distanza maggiori della sua lunghezza, la stringa è assimilabile a una particella ordinaria, con massa, carica e le altre proprietà determinate dal suo modo di vibrazione. Poiché uno di questi corrisponde al gravitone, l'ipotetica particella mediatrice della gravità, la teoria delle stringhe è una teoria di gravità quantistica.

Questa teoria è stata studiata per la prima volta sul finire degli anni 1960 per descrivere l'interazione forte, prima di venir abbandonata in favore della cromodinamica quantistica. Successivamente, ci si accorse che le caratteristiche che la rendevano inadatta in fisica nucleare ne facevano un'ottima candidata per una teoria quantistica della gravità. La prima versione, la teoria di stringa bosonica, incorporava solo i bosoni; successivamente furono descritti anche i fermioni tramite la teoria delle superstringhe, che postula una simmetria tra le due classi di particelle, la supersimmetria. Sono state formulate cinque teorie di superstringhe coerenti, prima che negli anni 1990 venisse ipotizzato che tutte fossero casi particolari di un'unica teoria 11-dimensionale nota come teoria M. Alla fine del 1997, si scoprì la corrispondenza AdS/CFT, una relazione tra la teoria delle stringhe con una particolare teoria quantistica dei campi.

La teoria delle stringhe è una branca della fisica teorica vasta e sfaccettata che aspira a rispondere a varie domande profonde sui fondamenti della fisica. Ha contribuito a vari progressi in fisica matematica, dove è stata applicata a diversi problemi legati ai buchi neri, alla cosmologia dell'universo primordiale, alla fisica nucleare e alla fisica della materia condensata; inoltre, ha stimolato una serie di sviluppi di alcune questioni di matematica pura. Poiché potenzialmente offre una descrizione della gravità unificata con la fisica delle particelle, è una candidata per la teoria del tutto, un modello matematico che possa descrivere tutte le interazioni fondamentali in un unico quadro teorico. Tuttavia, nonostante molta ricerca sia dedicata a questo aspetto, non è ancora chiaro fino a che punto la teoria delle stringhe possa descrivere la realtà nella sua interezza.

Uno dei problemi della teoria è che la formulazione completa non è sempre definita in modo soddisfacente in tutti gli scenari teorici possibili. Un altro è che si ritiene che descriva un enorme "paesaggio" (landscape) di possibili universi (${\displaystyle 10^{500}}$^[2] universi), il che rende complicati i tentativi di identificare la fisica delle particelle all'interno della teoria. Queste difficoltà hanno portato alcuni membri della comunità scientifica a criticare questo approccio e ad avere dubbi sull'utilità di proseguire la ricerca in questo ambito.