Superstrings. Fisica e musica

Anche la musica può contribuire a far avanzare la fisica. Lo ha scoperto il pubblico del Festival della Scienza di Genova nell'incontro Superstrings, tenutosi il 30 e il 31 ottobre ai Magazzini del Cotone e guidato con simpatia dal fisico inglese Brian Foster e dal violinista Jack Liebeck, già noto al pubblico genovese per la sua partecipazione al Premio Paganini.

Sulle note di Bach scorre la vita di Albert Einstein, da studente svogliato all'invenzione delle teorie della relatività, fino al Nobel del 1921. Pochi ricordano che il fisico tedesco era anche un grandissimo appassionato di musica. Suonava violino, organo e pianoforte; preferiva soprattutto Bach e Mozart. «Vivere senza suonare per me è inconcepibile», diceva, «vedo la mia vita in forma di musica». Sua moglie ricorda come, quando studiava, si alzasse ogni cinque minuti per suonare qualcosa.

Foster parte analizzando le teorie sulla relatività, ricostruendone i concetti senza timore di mescolare fisica "alta" - come il continuum spaziotemporale - ad esempi concreti che rendano le idee di Einstein: «quando noi viaggiamo col GPS, il navigatore applica l'equazione della teoria generale». Tocca a Liebeck interrompere il filo della spiegazione per far riposare il pubblico con alcuni brani preferiti dallo scienziato: due suite di Bach, un capriccio di Paganini.
Ad Einstein non piaceva che l'alea di imprevedibilità della meccanica quantistica mettesse in crisi la teoria della relatività. «In effetti», ammette Foster, «sono incompatibili. La relatività non funziona su scala molto piccola, cade nei processi subatomici». Il fisico tedesco spese inutilmente gli ultimi anni della sua vita per cercare una nuova teoria che consentisse una descrizione unitaria dei fenomeni naturali. Oggi le cose si sono ulteriormente complicate: le particelle elementari conosciute sono un centinaio, dall'elettrone ai meno noti bosone, gluone, tau-neutrino. «Di alcuni non è stata ancora trovata la massa, ma sappiamo che ci sono». E in questo panorama è tornato d'attualità l'anelito einsteiniano di una teoria complessiva: «per riuscirci dobbiamo integrare la gravità nel "modello standard" e cercare di far rientrare le piccole dimensioni nel continuum spaziotemporale».

È la teoria delle superstrings / superstringhe. Per spiegarla Foster si getta in quello che chiama un esperimento di "cucina quantistica": prende un colino e vi fa passare della farina: «gli elettroni, che sono particelle puntiformi, passano attraverso le piccole dimensioni». Ma se le particelle non fossero puntiformi? Se fossero microscopiche strutture - dalle dimensioni vicine alla cosiddetta lunghezza di Planck (10-33 cm) - che vibrano in modo diverso?
Avremmo le superstringhe, che lo scienziato-cuoco ribattezza immediatamente "superpasta": «gli elettroni sarebbero pennette, i fotoni conchiglie, i bosoni fusilli». E la gravità? «Spaghetti!». E la pasta, dimostrazione alla mano, non passa attraverso il colino.
«Certo, per far funzionare la teoria l'universo dovrebbe avere almeno 10 o 11 dimensioni», sorride Foster. Che poi tranquillizza il pubblico: «sto parlando di dimensioni che devono essere molto piccole, simili alle superstringhe».

Il sogno di Einstein potrebbe essere realtà verso la fine del 2008, quando a Ginevra diventerà operativo il nuovo acceleratore LHC: manderà un fascio di protoni ad una velocità dieci volte superiore rispetto a quella consentita dagli strumenti odierni, in un condotto portato a soli due gradi sopra lo zero assoluto, «il posto più freddo della galassia, simile a come doveva essere prima del Big Bang. Se la teoria è giusta, dovremmo trovare nuove particelle». E se non le trovate? «Vorrà dire che la teoria era sbagliata», conclude con understatement tutto britannico Foster.
Poi imbraccia il violino e chiude l'incontro con un duetto sulle musiche di Boccherini: e le superstrings ("strings" in inglese indica anche gli strumenti ad arco) sembrano davvero vicine.