Separazione delle forze fondamentali?

[DarknessLight]

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La grande unificazione prevede che le 4 forze fondamentali non siano altro che diverse sfaccettature di una stessa unica forza.
In effetti 3 di queste 4 sono già state unificate.
Qualcuno mi potrebbe spiegare come mai alle basse temperature le forze si separano e quanto è netta questa separazione, nel senso: avviene di colpo o gradualmente?... e come facciamo a dire che le forze in realtà sono una sola? Evidentemente tra loro un po' si somigliano... E poi, se in realtà sono una sola, allora perchè sono tutte mediate da differenti particelle (fotoni, bosoni, eccetera)?
Grazie.

Mi basta una spiegazione semplice, giusto per capire come orientarmi...

[Enrico Corsaro]

Il diagramma è molto carino. Rispondere alla tua domanda in modo semplice non è effettivamente facile, perchè non c'è ancora una risposta ben chiara alla domanda che hai fatto (altrimenti avremmo già capito quale sia la teoria che unifica tutte le forze fondamentali).

Per dirla in breve le forze sono esplicate da un cosiddetto campo, cioè una entità fisica che esercita il tipo di forza tramite delle particelle mediatrici che variano in base al campo considerato e con una ben precisa costante di accoppiamento.

In realtà la forza nucleare forte non è ancora stata del tutto unificata a quella elettrodebole (la teoria è il modello standard, che però è ancora ad oggi incompleto).

La separazione di un campo di forze in sottocostituenti di diverse caratteristiche avviene di base in modo istantaneo ed è legata alla densità di energia dello spazio in cui il campo si propaga. Quando la densità di energia è sufficientemente bassa il livello di simmetria si rompe (un livello di simmetria che dipende dal tipo di campo considerato, e dunque ad un ben preciso valore di densità di energia), facendo sì che un unico campo possa dar vita a forze di tipo differente, come nel noto esempio della forza elettrodebole che si suddivide in forza elettromagnetica e nucleare debole.

Di base non sappiamo se le forze sono solo 4 manifestazioni di una sola unica forza supersimmetrica, ma capirlo è uno degli obiettivi principali di tutta la fisica, l'unificazione. Quello che possiamo dire ad oggi con certezza è che la forza magnetica e la forza elettrica sono due espressioni di una sola forza, quella elettromagnetica (elegantemente derivata formalmente da Maxwell), mentre a sua volta la forza elettromagnetica è parte della forza elettrodebole (proposta da Glashow, Salam, e Weinberg). Questo tipo di unificazioni sono dunque ricorrenti nel campo fisico, ed è per questo che si tende a cercarle continuamente. Riuscire a spiegare con un'unica teoria tutto ciò che si osserva in natura significa allo stesso tempo capire in modo più profondo e fondamentale la natura stessa, che è proprio il senso della fisica, ed ecco perchè è così importante.

Spero di aver risposto alla tua domanda ;).

[Red Hanuman]

Mi chiedo se riusciremo mai ad unificare la gravità. Magari non è una forza, ma qualcos'altro...:thinking:

[DarknessLight]

Mi ricordo che in una discussione bertupg ha detto per ridere che forse un giorno la gravità sarà relegata a forza apparente come quella di coriolis... in effetti non è neanche così assurdo... Già sappiamo che più che una forza si tratta di una distorsione dello spazio tempo... e poi non è neanche mediata da particelle come le altre... quindi... :whistling:

[fulvio_]

Non è mediata perchè non abbiamo ancora stanato il gravitone. O no? :sneaky:
Leggevo tempo fà che la teoria fissa per questa elusiva particella un limite ben superiore alle energie raggiungibili dagli attuali acceleratori di particelle!

[Enrico Corsaro]

Non sappiamo cosa media la forza di gravità di fatto. Anche se comunque è lo spazio-tempo a produrre gravità, non sappiamo in intimo come lo spazio tempo sia costituito. Potrebbe essere fatto anch'esso da quanti. I gravitoni non sono stati rilevati, ma non per questo non esistono. E' tutto da vedere.

[DarknessLight]

Io avevo capito che si trattasse di un ipotesi un po' abbandonata quella del gravitone... forse ricordo male...

[Gaetano M.]

Questo che avevo scaricato tempo fa parla di forze, interessante tutto ma per il 3d soprattutto il capitolo "Il primo centesimo di secondo". C'è da studiare:biggrin:14543

[DarknessLight]

Oramai ho la memoria dell Android zeppa degli articoli che linka Gaetano... devo trovare il tempo di leggerli con mille cose da fare sempre :biggrin:

[Gaetano M.]

DarknessLight passami ancora questa risposta di "Vialattea": http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=8369
Secondo voi l'energia oscura possiamo considerarla una "quinta" forza? Se sì perchè nessuno vuole unificarla?

[DarknessLight]

Ora non ho tempo di leggerlo che sto uscendo... poi gli do un occhio....
Comunque prima di tutto credo che bisogna vedere se esiste l energia oscura :whistling: per ora è solo un nome che diamo ad un problema irrisolto...

[Enrico Corsaro]

Attenzione. Il problema dell'energia oscura è ben diverso perchè non sappiamo neanche se esiste realmente. Non dimentichiamoci che l'energia oscura è una conseguenza di un modello teorico, e non un elemento osservato come invece lo sono tutte le sperimentazioni delle forze fondamentali.
L'elemento osservato è invece l'espansione accelerata, che non significa necessariamente energia oscura, ma che con il modello cosmologico standard è attribuita alla energia oscura.

[DarknessLight]

Ho dato una lettura veloce al secondo articolo, appena avrò tempo vedrò di approfondirlo meglio. Davvero interessante.
Intanto vi riporto una cosa che mi colpisce.
stavo parlando giorni fa della geometria frattale come geometria in grado di spiegare il nostro universo, ed ecco qua un estratto dell articolo


Nel tentativo di dare una legittimazione alla teoria quantistica della gravità, riporto un interessante lavoro condotto da tre fisici russi M.V.Altaisky, V.A.Bednyakov, S.G.Kovalenko (1996) che riprendendo il concetto delle Supercluster introdotto per la prima volta da Einsten e ripreso da B.B.Mandelbrot ("The fractal geometry of nature" 1983 Freeman) e in seguito da P.J.E.Peebles ("The Fractal galaxy distribution " 1989 nel "Fractals in physics" North-Holland).
Dato che l'universo esibisce una chiara struttura frattale, l'esempio più convincente sono le Supercluster (ammassi di miliardi di galassie contenute nei "cluster"). Questa gerarchia frattale può essere facilmente riprodotta su scale subnucleari (10-13 cm).
Quantitativamente, la struttura frattale dell'universo può essere descritta su larga scala, in termini di massa interna a una sfera di raggio r. Essendo questa struttura invariante per riduzioni di scala (power laws) è lecito pensare di poterla applicare anche su scale sub-nucleari (questa è chiaramente un ipotesi molto audace e non del tutto chiara !).
Comunque le osservazioni sulla radiazione di fondo dell'universo confermano la struttura frattale di quest'ultimo, e quindi questa è una proprietà fondamentale dello spazio-tempo fisico. ("la natura offre un grado di complessità maggiore rispetto a quello che potremmo osservare utilizzando la geometria Euclidea" , B.B.Mandelbroit)

[DarknessLight]

L'elemento osservato è invece l'espansione accelerata, che non significa necessariamente energia oscura, ma che con il modello cosmologico standard è attribuita alla energia oscura.

Tempo fa abbiamo messo un articolo qui sul portale in cui un genetista molecolare ipotizzava (mi pare attraverso una nuova risoluzione delle trasformate di Lorenz) che in verità potrebbe non esistere un espansione accelerata, bensì si tratta del tempo che in passato scorreva più lento, forse a causa dell elevata densità di materia che tendeva a rallentare lo scorrere degli eventi... e quindi ci arrivano ad oggi Red shift super arrossati...
questo è possibile? Oppure è completamente certo che i Red shift così alti rappresentino proprio un espansione superluminare?

[Enrico Corsaro]

questo è possibile? Oppure è completamente certo che i Red shift così alti rappresentino proprio un espansione superluminare?

Francamente mi sembra molto strano, anche perchè sono state esplorate numerosissime alternative e quella di un tempo cosmico ha dei problemi. Bisognerebbe analizzare in modo rigoroso la derivazione analitica delle equazioni. Se non ricordo male ai tempi avevo commentato riguardo a ciò dicendo che c'era di base una assunzione molto pericolosa e inesatta sul campionamento temporale dei segnali luminosi. Personalmente eviterei di prendere in considerazione questa teoria, ce ne sono altre molto più plausibili.

[DarknessLight]

Personalmente eviterei di prendere in considerazione questa teoria, ce ne sono altre molto più plausibili.

Va bene. Quindi per ora la più plausibile è l energia oscura?

[Enrico Corsaro]

Esattamente! Quello che è importante sapere è che l'energia oscura è una teoria, non un dato osservato. Non confondiamola quindi con una forza fondamentale.

[DarknessLight]

Sì sì tranquillo questo lo sapevo: il dato osservato sono gli alti Red shift, da cui consegue che vi è un espansione superluminare dello spazio-tempo, spiegabile all interno del modello cosmologico standard lambda cdm con l IPOTESI non verificata dell energia oscura... anzi, non è nemmeno una vera e propria ipotesi, se mai è il nome che diamo ad un problema che ancora non capiamo... ;)

[Enrico Corsaro]

E' giusto dire ipotesi, è così che si chiama formalmente qualcosa ancora da verificare in modo sperimentale.
Questa ipotesi rientra nel quadro di un modello teorico, che è allo stato attuale il più accreditato, ma non l'unico possibile.

[DarknessLight]

Ok ;)