Tutti sappiamo cos’è la gravità. Non tutti sanno che esistono misteri della fisica moderna che coinvolgono ad esempio i gravitoni, delle particelle ipotetiche che sarebbero responsabili della forza di gravità. Come i fotoni per l’energia elettromagnetica, queste particelle trasporterebbero la gravità. Scopriamo di più in questo articolo della sezione scienza.
Un mistero affascinante della fisica
Immaginiamo di lanciare una palla in aria: questa, dopo aver raggiunto un’altezza massima, ricade verso il basso a causa della forza di gravità. Un fenomeno così familiare e quotidiano, che sembra quasi impossibile possa nascondere in sé uno dei più grandi misteri della fisica moderna, ovvero quale sia la natura fondamentale della gravità.
Ma andiamo per gradi. La teoria della relatività generale, formulata da Albert Einstein all’inizio del XX secolo, ci ha fornito una descrizione geometrica della gravità. Il noto scienziato ha descritto questa forza come una curvatura dello spazio-tempo causata dalla presenza di massa di energia.
Questa teoria ha superato con successo numerosi test sperimentali, ma non è compatibile con la meccanica quantistica, dove si descrive il comportamento della materia a livello atomico e subatomico.
Per conciliare la relatività generale con la meccanica quantistica, i fisici hanno proposto la teoria della gravità quantistica. Questa teoria ipotizza che la forza della gravità, come le altre forze fondamentali della natura, sia mediata da particelle elementari chiamate gravitoni.
Cosa sono i gravitoni?
I gravitoni sono particelle elementari ipotetiche, prive di massa e che si muovono alla velocità della luce. Essi sarebbero i quanti del campo gravitazionale, proprio come i fotoni sono i quanti del campo elettromagnetico.
In questo quadro, la gravità sarebbe descritta come lo scambio di gravitoni tra oggetti dotati di massa. Ma perché sono così difficili da rilevare? Perché la gravità, è di gran lunga, la forza fondamentale più debole.
Inoltre, la gravità è una forza a lungo raggio, mentre le altre interazioni fondamentali sono a corto raggio. Questa caratteristica rende ancora più complicata l’osservazione diretta di queste particelle.
La ricerca di una teoria quantistica della gravità e delle sue particelle e quindi una delle sfide più importanti e affascinanti della fisica moderna. Negli anni sono diverse le teorie che sono state proposte, tra cui la teoria delle stringhe e la gravità quantistica a loop. Nessuna di queste però è stata ancora confermata sperimentalmente.
Perché sono importanti?
La scoperta dei gravitoni avrebbe profonde implicazioni per la nostra comprensione dell’Universo. Ci permetterebbe di unificare tutte le forze fondamentali della natura in un’unica teoria, di comprendere meglio i buchi neri e la nascita dell’universo, e di esplorare nuovi regimi della fisica, come la gravità quantica a energie molto elevate.
Queste particelle rappresentano quindi un mistero affascinante della fisica moderna e la loro scoperta potrebbe rivoluzionare completamente il modo in cui guardiamo l’Universo. Nonostante le difficoltà sperimentali, la ricerca continua, spinta dalla curiosità degli scienziati e dalla promessa di svelare uno dei segreti più profondi della natura.
Infatti, gli esperimenti di fisica delle particelle, come quelli condotti ad esempio da Large Hadron Collider, potrebbero fornire indizi sull’esistenza dei gravitoni. Inoltre, le future missioni spaziali dedicate alla rivelazione delle onde gravitazionali potrebbero aprire nuove finestre sull’universo e sulla natura della gravità.