Forse non lo sapete, ma i fisici teorici più famosi ricevono ogni giorno almeno una lettera (o, più spesso, un’e-mail) in cui un personaggio più o meno sconosciuto espone la sua personale versione della “teoria del tutto”, la famigerata teoria finale della fisica che sarebbe in grado di riunire in una sola visione unitaria le quattro forze fondamentali, le due famiglie di particelle elementari (fermioni e bosoni) e le due grandi teorie dell’universo, quella della relatività generale e quella della meccanica quantistica. Potete allora capire perché i fisici reagiscano sempre, eufemisticamente, con un po’ di scetticismo quando un perfetto sconosciuto annuncia baldanzosamente di aver finalmente trovato la spiegazione per tutto, letteralmente. Giovedì scorso uno di questi “outsider” ha avuto il privilegio di illustrare la sua teoria tra le mura dell’Università di Oxford, invitato da Marcus du Sautoy, matematico e titolare della cattedra di comunicazione pubblica della scienza. Eric Weinstein ha solo una “W” in più nel suo cognome rispetto al più grande fisico della storia, ma per il quotidiano britannico The Guardian non avrebbe nulla da invidiare ad Einstein: anch’egli, infatti, quando elaborò la teoria della relatività, non era niente più di un funzionario dell’ufficio brevetti di Berna, lontano dagli ambienti accademici di cui entrerà a far parte solo qualche anno più tardi. Weinstein ha un dottorato in fisica matematica conseguito a Harvard, ma oggi è consulente per un hedge fund a New York e quindi ha sviluppato la sua teoria indipendentemente dai gruppi di ricerca delle università. Basta a bollarlo come un “visionario”? Sì e no.

La simmetria dell'universo

Il problema non è questo, sostiene Andrew Pontzen, cosmologo a Oxford. Il problema sta nel fatto che, a parte du Sautoy, nessun altro al mondo sembra conoscere la matematica che sorregge la teoria illustrata da Eric Weinstein. Il consulente con il pallino della fisica ha già dichiarato che pubblicherà un paper nel database di pre-print online Arxiv, così da renderlo valutabile da tutti, fisici e non. Ma c’è chi scommette che il paper non sarà mai accettato da una rivista scientifica, perché non passerà il vaglio della peer-review, che decide anonimamente se una pubblicazione rispetti o meno il necessario crisma della scientificità. “La presentazione di ieri non aveva nulla di scientifico”, taglia corto Pontzen sul New Scientist.

Il matematico Marcus du Sautoy (sopra), docente di comunicazione pubblica della scienza a Oxford, è convinto del valore della teoria di Weinstein.
in foto: Il matematico Marcus du Sautoy (sopra), docente di comunicazione pubblica della scienza a Oxford, è convinto del valore della teoria di Weinstein.

Il suo collega du Sautoy la pensa diversamente. “La cosa che più mi affascina delle idee di Weinstein è la naturalezza della storia, il modo in cui le cose non sono inserite arbitrariamente per far sì che la teoria si adatti ai dati ma emergano invece come una parte necessaria della matematica”, spiega sul Guardian. Vale la pena soffermarsi allora su quel poco che si sa della teoria del tutto di Weinstein. Alla base c’è il concetto-chiave della simmetria, che da decenni guida i matematici nella giungla della natura. La domanda principale a cui la teoria di Weinstein cerca di rispondere è perché esistono tre generazioni di particelle simili tra loro tranne che per massa. I 16 femioni che compongono l’universo secondo il Modello Standard della fisica (elettrone, neutrino, sei quark e rispettivi anti-quark) hanno infatti dei gemelli: i corrispettivi muonici e tauonici, più pesanti ma pressoché uguali. Perché esistono? “Chi li ha ordinati?”, per usare la celebre frase che Isador Rabi sbottò apprendendo dei muoni. Weinstein propone una geometria simmetrica alla base dell’universo che spiegherebbe perché esistono tre famiglie di fermioni, e avanza anche delle previsioni che emergono dalla teoria e che sarebbero testabili negli acceleratori come LHC. Anche se tutti i fermioni del Modello Standard hanno uno spin pari a 1/2, Weinstein predice l’esistenza di particelle con spin 3/2. Non solo: le particelle tauoniche, all’aumentare dell’energia, si dimostrerebbero diverse dalle prime due generazioni, e a queste si aggiungerebbe inoltre un’altra famiglia di particelle ancora sconosciute con normale spin 1/2 ma che interagirebbero in modo del tutto nuovo con le forze fondamentali.

Questa famiglia di particelle sarebbe anche all’origine della materia oscura. La misteriosa componente dell’universo che c’è (perché “pesa” ed esercita quindi un’influenza gravitazionale) ma non si vede (perché non produce emissioni elettromagnetiche) sarebbe fatta di particelle oscure in grado di interagire solo con la forza gravitazionale ma non con la forza elettromagnetica. E c'è di più: la teoria di Weinstein spiegherebbe anche l’energia oscura. Questa forza misteriosa che sta accelerando l’espansione dell’universo sarebbe sì la costante cosmologica introdotta (e poi erroneamente rimossa) da Albert Einstein quasi cento anni fa, ma non sarebbe affatto una costante: il suo valore cambierebbe a seconda della geometria dell’universo, e la nostra presenza in una zona piatta del cosmo spiegherebbe perché il valore da noi calcolato di tale costante sia così vicino allo zero.

La teoria del tutto del nuovo (W)Einstein

Per Andrew Pontzen (sopra), cosmologo a Oxford, non c’è nemmeno bisogno di aspettare la pubblicazione delle argomentazioni matematiche per definire quella di Weinstein l’ennesima "teoria del nulla".
in foto: Per Andrew Pontzen (sopra), cosmologo a Oxford, non c’è nemmeno bisogno di aspettare la pubblicazione delle argomentazioni matematiche per definire quella di Weinstein l’ennesima "teoria del nulla".

Ce n’è da far tremare i polsi. La nuova teoria del tutto – davvero omnicomprensiva – fa a meno delle stringhe e delle brane che oggi riempiono le migliaia di pagine di calcoli e argomentazioni teoriche dei principali ricercatori impegnati a fondere le due grandi teorie, relativistica e quantistica, in una sola. La cosiddetta “teoria M” (dove la M sta per “mistero”), una versione più ampia della celebre teoria delle stringhe che prevede un universo a dieci dimensioni, non sarebbe la giusta direzione in cui cercare la risposta alle grandi domande. Nella teoria dell’Unità Geometrica (come Weinstein chiama la sua proposta) esistono 14 dimensioni, di cui 4 sono quelle a noi familiari – tre spaziali e una temporale, a comporre lo spazio-tempo einsteiniano. Ma l’interazione tra queste due parti dell’universo è pressoché impossibile. E qui entra in gioco la simmetria. L’universo che conosciamo ha infatti una misteriosa preferenza per la sinistra. No, prima che Berlusconi possa gridare “comunista!”, vale la pena ricordare che per “preferenza a sinistra” si intende il fatto che solo le particelle levogire, in cui cioè lo spin segue la direzione del moto della particella, interagiscono con la forza debole, una delle quattro forze fondamentali. La cosa è sempre apparsa alquanto strana. Secondo Weinstein, nella nostra porzione di universo la parte destra e sinistra non dialogano tra loro. “Immaginate un paziente neurologico in cui le sue parti destra e sinistra non hanno consapevolezza l’una dell’altra. Avrete una situazione in cui ciascuna parte si percepisce come asimmetrica”, spiega Weinstein. La materia oscura avrebbe una predilezione per la destra, a differenza della materia che noi percepiamo.

Prima di affrontare le verifiche delle sue predizioni teoriche negli esperimenti degli acceleratori di particelle e in quelli astrofisici, tuttavia, Eric Weinstein dovrà affrontare il vaglio dei fisici e dei matematici accademici. A Oxford, du Sautoy ha spiegato di aver voluto invitare Weinstein prima che questi sottoponesse la sua proposta alle riviste scientifiche per sollecitare una nuova epoca della ricerca: se un tempo Einstein poté proporre la sua teoria della relatività senza averla ancora completata, oggi non si può pubblicare nulla se una ricerca non è completa. “Partiamo invece dalle grandi idee, siamo coraggiosi e vediamo dove ci portano”, suggerisce du Sautoy, spiegando anche che i suoi colleghi non dovrebbero chiudersi nelle torri d’avorio rifiutandosi di avere a che far con persone che non fanno parte dell’establishment accademico. Per il momento, fisici e matematici di Oxford si sono trincerati dietro la posizione del cosmologo Pontzen, biasimando il fatto che il loro collega du Sautoy non li abbia invitati al seminario di Weinstein. A loro dire, la nuova teoria del tutto si rivelerà presto una “teoria del nulla”. Ma di certo ne sentiremo ancora parlare.