È possibile immaginare l’universo come una meravigliosa sinfonia, nascosta nelle pieghe più intime della materia. Ogni suo mattoncino di base, ogni sua particella elementare è in realtà come una corda di violino, minuscola, invisibile anche al più sensibile degli strumenti scientifici, almeno per il momento. E, come un violino produce suoni diversi a seconda del modo in cui è pizzicato, così le vibrazioni di queste minuscole corde sarebbero alla base di tutto ciò che ci circonda, essere umani compresi. Ma anche molto di più, come dimensioni extra rispetto alle tre di spazio e alla quarta di tempo cui siamo abituati. O persino universi multipli, immersi in uno spazio a più dimensioni, come un arcipelago di isole sparse nell’oceano. È lo scenario squadernato dalla Teoria delle stringhe, che ha affascinato, e allo stesso tempo tormentato, per decenni fisici e matematici. Ideata esattamente mezzo secolo fa, nel 1968, dal fisico teorico italiano Gabriele Veneziano del Cern di Ginevra, per molti scienziati è l’ambita Teoria del tutto, inseguita dai più grandi fisici contemporanei: da Albert Einstein a Stephen Hawking. Una teoria in grado di mettere d’accordo due mondi che al momento fanno fatica a dialogare senza azzuffarsi: quello dell’infinitamente grande popolato da stelle e galassie, descritto dalla Relatività Generale, e quello dell’infinitamente piccolo fatto di atomi e particelle, governato invece dalla meccanica quantistica.

In questi primi giorni di maggio Gabriele Veneziano è a Firenze, dove il Galileo Galilei Institute – centro nazionale di studi avanzati per la fisica teorica parte dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) – con il supporto di Università di Firenze e Infn ospita un convegno internazionale per celebrare i 50 anni della Teoria delle stringhe. Il Fattoquotidiano.it lo ha raggiunto in occasione della conferenza “Spazio, tempo, materia: come cambia la comprensione dell’universo”, in cui lo scienziato illustra al grande pubblico la sua teoria e le sue molteplici implicazioni.

Come cambia la nostra comprensione dell’universo con le stringhe?
Nella mia conferenza parlo di rivoluzione delle stringhe. E uso questo termine non a caso, perché questa teoria ha introdotto un nuovo paradigma, un nuovo modo di guardare l’universo. A livello fondamentale non ci sono più particelle puntiformi, ma stringhe estese che vibrano, e che rappresentano la cosa più elementare possibile, come l’atomo indivisibile degli antichi Greci. A modi di vibrazione diversi, come per le differenti note musicali, corrispondono tutte le particelle conosciute.

Come fanno queste corde a mettere insieme galassie e atomi?
Alcune vibrazioni delle stringhe corrispondono a particelle che non siamo ancora riusciti a osservare direttamente, come la particella mediatrice della forza di gravità, il cosiddetto gravitone, l’equivalente del fotone per la forza elettromagnetica. È proprio il fatto che la teoria preveda anche l’esistenza del gravitone, descrivendone le caratteristiche, a renderla un ottimo candidato a fare da cerniera tra macrocosmo, regno della Relatività, e micromondo, dominato da un guazzabuglio di particelle.

Ma le sorprese della sua teoria non finiscono qui: negli anni ci ha regalato anche la possibile esistenza di dimensioni extra
La teoria delle stringhe è molto rigida, non ammette scorciatoie e, per funzionare, ha bisogno di 6 nuove dimensioni. Sono, però, talmente piccole e arrotolate su se stesse da non essere direttamente osservabili. Un po’ come quando guardiamo da lontano un cavo e ci appare come una linea retta di una sola dimensione, sebbene abbia una struttura cilindrica a più dimensioni. Ma la teoria delle stringhe ammette anche un’altra possibilità sul modo di concepire l’universo in cui viviamo.

Quale?
La teoria descrive un universo confinato in una sorta di membrana tridimensionale, immersa in uno spazio a più di tre dimensioni. In queste dimensioni supplementari è in grado, però, di avventurarsi solo la forza gravitazionale.

Per questo la gravità è così debole rispetto alle altre forze della natura, tanto che un magnete può sollevare una graffetta da un tavolo nonostante l’attrazione esercitata da tutta la Terra?
È uno dei misteri ancora irrisolti della fisica contemporanea. La gravità potrebbe apparire più debole perché sarebbe come ‘diluita’ in più dimensioni.

Ma con le stringhe, oltre alle dimensioni, anche il numero di universi si moltiplica
In regioni diverse dello spazio potrebbero esserci soluzioni diverse alle equazioni della Teoria delle stringhe, ognuna delle quali corrisponderebbe a un universo a sé, a mondi diversi. È un problema ancora aperto. L’ultimo studio di Hawking, scomparso il 14 marzo 2018, tende ad esempio a semplificare il quadro riducendo il numero di possibili universi. Tutto dipende da com’è nato il cosmo, dalle condizioni iniziali che hanno dato luogo al Big Bang. Nella cosmologia moderna, ad esempio, il Big Bang non ha più nulla a che vedere con l’inizio del tempo.

La sua teoria si spinge, infatti, a sbirciare anche prima del Big Bang, che non sarebbe quindi l’inizio di tutto. In questo caso, cosa ci sarebbe stato prima?
Mi permetta una battuta: per scoprirlo ci vorrebbe un indovino! Se e quando il nostro universo ha avuto inizio, è una domanda alla quale, infatti, non sappiamo ancora rispondere. Ma negli ultimi trent’anni c’è stato un cambiamento importante nella descrizione della sua storia. La teoria delle stringhe, ad esempio, preferisce un universo che non ha avuto un inizio vero e proprio, ma piuttosto un rimbalzo da un altro universo, che noi fisici chiamiamo “Big Bounce”. Questo rimbalzo potrebbe emettere onde gravitazionali primordiali, diverse da quelle che sono state catturate per la prima volta negli ultimi due anni, ma che potrebbero aver lasciato come una ‘traccia fossile’ nell’universo. Onde primordiali che un giorno, grazie a nuove antenne più sensibili di quelle attuali, potremmo essere in grado di ascoltare.

Potrebbe essere il tanto atteso battesimo sperimentale alla sua teoria. I detrattori la considerano, infatti, poco scientifica perché priva di necessari riscontri. Cosa risponde loro?
Sono d’accordo che una teoria debba essere provata, ma trovo ingiusto considerare la teoria delle stringhe alla stregua di una speculazione filosofica. È, infatti, in linea di pricipio falsificabile. Purtroppo, non è stata ancora analizzata con la dovuta precisione per poterla mettere alla prova.

Come ci si sente ad aver avuto un’idea che potrebbe riuscire laddove anche Einstein ha fallito: essere una Teoria del tutto?
Sono molto soddisfatto e sorpreso nel vedere quanta strada ha fatto la teoria delle stringhe, partendo da un piccolo lavoro di ormai 50 anni fa. Non era certo nelle mie intenzioni iniziali pensare a una Teoria del tutto.

Quale futuro prevede per la Teoria delle stringhe?
Ci sono molti giovani entusiasti di questi particolari sviluppi della fisica. Sono molto preparati, ad esempio dal punto di vista matematico, più degli scienziati della mia generazione. Come fisici, il nostro obiettivo è capire la natura. Penso che grazie a questi giovani studiosi ci siano buone chances per la teoria delle stringhe di superare lo scoglio della prova sperimentale, malgrado le numerose difficoltà, soprattutto tecniche, che si devono ancora affrontare.