Dimensioni extra e gravita’

Dimensioni extra e gravita’

Introduzione: Vi siete mai resi conto di quanto la gravita’ sia debole rispetto alle altre forze. Ma che c’entra questo fatto con la possibilita’ che viviamo in uno spazio con una o piu’ dimensioni extra?

Cose da fare:  E’ un video in inglese del canale youtube di Fermilab. Attivate il video cliccando sulla figura sopra. La breve presentazione di un fisico viene resa molto piu’ efficace e comprensibile con piccole dimostrazioni e animazioni.

Cosa succede: Un piccolo magnete riesce a trattenere una graffetta superando la forza di gravita’ di tutta la Terra (figura sopra). Questa semplice dimostrazione mostra quanto debole e’ la forza di gravita’.  I fisici partono dall’idea che le quattro forze fondamentali sono nate uguali e poi e’ successo qualcosa che ha reso la forza di gravita’ debolissima. Questo qualcosa potrebbe essere la presenza di una o piu’ dimensioni spaziali extra invisibili. La forza gravitazionale e’ piu’ debole del magnetismo perche’ e’ l’unica ad avere effetti anche in queste dimensioni aggiuntive. Nel video vengono usati due esempi di fenomeni che si svolgono in dimensioni extra.

Il suono usa una dimensione extra.

Nel primo caso consideriamo le palle da biliardo il cui moto e’ descritto in due dimensioni mentre  il suono prodotto da esse usa un’altra dimensione extra (vedi figura ). Quindi se volessimo descrivere il suono nel solo piano ne verrebbe una descrizione incompleta : come potrebbe essere per la gravita’ nello spazio a 3 dimensioni.

Ingrandendo la figura si vede la dimensione extra che permette alle formiche di muoversi su una superficie.

Nel secondo esempio (figura sopra) si vede come dovrebbe essere questa dimensione aggiuntiva. Siccome  agli ordini di grandezza a cui siamo riusciti a studiare la gravita’, la legge di Newton e’ valida con grande precisione, l’unica possibilita’ e’ che la nuova dimensione sia molto piu’ piccola di quelle a noi accessibili. Solo con un adequato “microscopio” riusciremmo a vederla. Ecco percio’ l’esempio della fune su cui un funambolo si muove solo avanti e indietro. La fune da lontano sembra uno spazio a 1 dimensione ma con un binocolo potremmo riuscire a vedere la superficie della fune e una nuova dimensione con delle formiche che ci camminano sopra in uno spazio 2D.

Il nostro cannocchiale e’ l’accelleratore LHC che nella nuova versione potenziata dovrebbe “ingrandire” abbastanza lo spazio ordinario da poter osservare l’effetto di dimensioni extra sotto forma di produzione di un nuovo tipo di particelle (dette di Kaluza-Klein).

Commenti: Ecco un’interessante presentazione di una fisica teorica Lisa Randall che parla piu’ in dettaglio di questi argomenti ma in maniera molto elementare (ha scritto un libro divulgativo Bussando alle porte del cielo). E’ uno degli scienziati che ha introdotto questa ipotesi delle dimensioni extra.

Altri applet di particelle elementari .

Il materiale ha come indirizzo https://www.youtube.com/watch?v=5UDUNqwWuNs e fa parte del canale youtube Fermilab.

© Fermilab
Titolo in inglese : Big mysteries : extra dimensions
Autore: Don Lincoln

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