Per oltre un secolo, i fisici hanno riflettuto su un’idea radicale: il nostro universo potrebbe contenere dimensioni nascoste oltre le familiari tre dimensioni dello spazio e una del tempo. Sebbene non abbiamo rilevato direttamente queste dimensioni extra, il concetto offre una spiegazione convincente per uno dei più grandi misteri della fisica: perché la gravità è così notevolmente debole rispetto ad altre forze fondamentali.
Il problema della gerarchia
La forza di gravità è sorprendentemente debole. È miliardi di volte più debole dell’elettromagnetismo o delle forze nucleari forti e deboli. Questa discrepanza, nota come “problema della gerarchia”, ha lasciato perplessi gli scienziati per decenni. Perché la gravità si comporta in modo così diverso? Una potenziale risposta: la gravità non è affatto debole; è semplicemente diluito espandendosi in dimensioni che non possiamo percepire.
La libertà unica della gravità
Il modello standard della fisica delle particelle confina altre forze nel nostro spaziotempo quadridimensionale. Ma se esistessero dimensioni extra, la gravità potrebbe essere l’unica forza in grado di accedervi. Ciò spiegherebbe perché ci appare così debole: la sua forza è distribuita su un volume più ampio di quanto pensiamo. Immagina un flusso d’acqua che scorre in un fiume più ampio: il flusso sembra più debole perché è sparso.
Dimensioni raggomitolate
Se queste dimensioni extra sono reali, perché non le sperimentiamo? La teoria prevalente suggerisce che siano “raggomitolati” su scale incredibilmente piccole, come la circonferenza di un tubo strettamente arrotolato. Ci muoviamo costantemente attraverso queste dimensioni, ma sono troppo piccole perché possiamo notarle. È analogo a un fotone che viaggia lungo il bordo di quel tubo: si muove in avanti, ma gira anche attorno alla circonferenza, aggiungendo una dimensione invisibile al suo percorso.
Testare la teoria
Un modo per rilevare queste dimensioni nascoste è attraverso le collisioni di particelle ad alta energia. Se la gravità fosse mediata da particelle prive di massa chiamate gravitoni, e questi gravitoni potessero accedere a dimensioni extra, dovrebbero sembrare dotati di massa. Ciò si manifesterebbe come un’infinita varietà di masse gravitoniche, rilevabili negli esperimenti con il collisore. Finora, tuttavia, non è stata osservata alcuna particella del genere.
Modello di Randall-Sundrum
Per conciliare la mancanza di prove sperimentali con la necessità di dimensioni extra, i fisici Lisa Randall e Raman Sundrum hanno proposto un perfezionamento: consentendo alle dimensioni extra di avere curvatura. Questa geometria “deformata” consente dimensioni più grandi che spiegano la debolezza della gravità pur rimanendo non rilevabili dagli attuali collisori.
L’esistenza di dimensioni extra rimane non confermata, ma rimane una delle teorie più diffuse tra i fisici.
L’idea delle dimensioni nascoste è speculativa, ma affronta elegantemente il problema della gerarchia. Se futuri esperimenti confermeranno o confuteranno la loro esistenza rimane una questione aperta. Ma la possibilità che il nostro universo sia molto più ricco e strano di quanto percepiamo continua a guidare l’esplorazione teorica e sperimentale.
