Gravità quantistica a loop

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Citazioni sulla gravità quantistica a loop, conosciuta anche coi termini di gravità a loop, geometria quantistica o con l'acronimo LQG (Loop Quantum Gravity).

I fisici hanno elaborato diverse possibili teorie della gravità quantistica, applicando i principi quantistici alla relatività generale in vari modi. Il mio lavoro si è dedicato alla teoria della gravità quantistica a loop (in breve, «gravità a loop»), sviluppata negli anni novanta in due fasi. Per prima cosa, i teorici hanno riformulato matematicamente la relatività generale, rendendola simile alla teoria classica dell'elettromagnetismo. I «loop» che danno il nome alla teoria sono analoghi alle linee del campo elettrico e magnetico. Poi, usando metodi innovativi simili alla matematica dei nodi, i teorici hanno applicato i principi quantistici ai loop. La teoria che ne è risultata prevede l'esistenza di atomi dello spazio-tempo. (Martin Bojowald)

Negli ultimi anni si è assistito a un grande progresso in questo campo. Una teoria dal bizzarro nome di «gravità quantistica nella formulazione a loop» prevede che lo spazio e il tempo siano infatti costituiti da elementi discreti. Lo scenario rivelato dai calcoli effettuati con questa teoria è tanto semplice quanto meraviglioso. La gravità quantistica a loop ha approfondito la nostra comprensione degli strani fenomeni che hanno a che fare con i buchi neri e il big bang. E nel prossimo futuro ci sarà anche la possibilità di effettuare verifiche sperimentali che permetteranno di rivelare atomi di spazio, se davvero esistono... (Lee Smolin)

Secondo la gravità a loop, la radiazione luminosa non può essere continua: deve adattarsi al reticolo dello spazio. Minore è la lunghezza d'onda, maggiore è la distorsione dovuta al reticolo. In un certo senso, gli atomi dello spazio-tempo deflettono l'onda. Di conseguenza, luce con diverse lunghezze d'onda viaggia a velocità diverse. Anche se queste differenze sono piccole, potrebbero sommarsi durante un lungo viaggio. La speranza di osservare questo effetto è riposta soprattutto in sorgenti distanti come i lampi di raggi gamma. (Martin Bojowald)

Sia la teoria delle stringhe che la LQG affermano di aver risolto l'annoso problema della costruzione di una teoria quantistica della gravità, in due modi molto diversi. La teoria delle stringhe è nata nel solco della tradizione della fisica delle particelle elementari, che per molti anni si è impegnata nella ricerca dei costituenti ultimi della materia; per molti pionieri della teoria, la gravità era una preoccupazione molto remota. Per contrasto, la LQG nasce da un filone di ricerca interno alla relatività generale, e dunque per i suoi adepti la gravità è sempre stata al centro dell'attenzione. Per riassumere le differenze con uno slogan, la teoria delle stringhe inizia dal piccolo (i quanti) e cerca di comprendere il grande (la gravità), mentre la LQG parte dal grande (la gravità) per approdare al piccolo (i quanti). (Brian Greene)

Un qualunque test sperimentale della gravità quantistica nella formulazione a loop appare come una immensa sfida tecnologica. Il problema è che gli effetti caratteristici descritti dalla teoria diventano significativi solo alla scala di Planck, la più piccola dimensione di aree e volumi. La scala di Planck è 16 ordini di grandezza sotto la scala dimensionale investigata negli acceleratori di particelle attualmente pro- gettati (per scale dimensionali ancora più ridotte è necessaria un'energia ancora più elevata.) Poiché non è possibile raggiungere la scala di Planck con un acceleratore, molti fisici nutrono poche speranze di una conferma delle teorie della gravità quantistica. (Lee Smolin)

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