Voglio trovare la quarta dimensione

«Stiamo per entrare in una nuova era della fisica», annuncia al Festival della Scienza di Genova Lisa Randall, uno dei più celebri fisici al mondo, prima donna ad aver ottenuto la cattedra di Fisica Teorica all'Università di Harvard. «Non vi presento il suo curriculum sennò perdiamo metà serata», avvisa Manuela Arata rivolgendosi al folto pubblico raccolto nel Salone del Maggior Consiglio di Palazzo Ducale, «basti sapere che il suo libro, Passaggi curvi (Il Saggiatore, 2006), è stato definito uno dei 100 più influenti dal New York Times». L'affascinante teoria della fisica americana stabilisce che nello spazio vi siano ben più di tre dimensioni. «Non è un'idea pazza», avverte, «e forse nei prossimi cinque anni saremo in grado di dimostrarlo».

Per affrontare l'argomento, Randall si rifà alla teoria delle stringhe: «non vi sono prove, è un "puzzle teorico"», avverte. «Sappiamo che la meccanica quantistica e la relatività sono incompatibili nell'infinitamente piccolo»: ci vuole dunque una teoria onnicomprensiva che integri quantistica, relatività e gravità, «e sembra che quella delle stringhe possa funzionare». Uno dei punti salienti della teoria è appunto che vi siano dimensioni extra che colleghino fra loro le particelle. «Solo così potremmo infatti risolvere questioni che restano sospese da quando fu introdotto il Modello Standard. Quest'ultimo è infatti tridimensionale, ma la complessità del nostro universo deve prevedere più dimensioni». Perché non riusciamo a vederle, allora? «Forse l'elettromagnetismo funziona solo in tre dimensioni», ipotizza Randall, «e poiché vediamo grazie alla luce, è il motivo per ne notiamo solo tre».

«D'altronde la relatività funziona anche con più dimensioni. Non solo: non ci sono teorie che obbligano ad averne solo tre. Einstein stesso parlava di una quarta, anche se si riferiva al tempo». Il primo a notarlo e a proporre un'extradimensione fu Theodor Kaluza nel 1919. «Dopo di lui, Oskar Klein ha ipotizzato che potesse trattarsi di qualcosa di piccolo ed arrotolato». Piccolo, quindi invisibile. Ma nel 1999 Lisa Randall e Raman Sundrum trovano un altro modo per "nascondere la dimensione". «È un ingrediente per la teoria delle stringhe, si tratta della Brana. Il nome viene da "membrana" e vuole ricordare una superficie di dimensioni inferiori in uno spazio di dimensioni superiori. Le brane possono estendersi in più di una dimensione». La brana si applicherebbe a tutto, ma non alla gravità: le stringhe sono visualizzate come delle corde le cui estremità sono attaccate alla membrana, mentre la gravità viene associata ad un anello, che quindi non si ancora.

Questa teoria ci dà inoltre modo di spiegare la debolezza della gravità, rispondendo così al cosiddetto "problema della gerarchia" , che si chiede come mai la gravità sia così debole rispetto alle altre forze. «Una piccola calamita può competere con la gravità dell'intera terra», osserva la fisica americana. La gravità, presuppone la teoria Randall-Sundrum, sarebbe su una brana parallela rispetto a quella del nostro universo. «Potrebbe anche esserci un "multiverso" , un universo multiplo in cui esiste più di una brana, con cui noi interagiamo solo con la gravità. O non interagiamo per nulla».
I prossimi anni ci daranno delle risposte. «Quando sarà attivo l'acceleratore LHC del Cern di Ginevra sarà possibile ricreare particelle che non esistono più dai tempi del Big Bang. Potremmo anche avere delle particelle KK (Kaluza-Klein), che vengono da un'extradimensione». E che saranno la chiave per trovare le altre dimensioni.