Nel suo nuovo libro, Knocking on Heaven's Door, la teorica dell'Università di Harvard Lisa Randall esplora come la fisica possa trasformare la nostra comprensione della natura fondamentale del mondo. Pensa che possa esistere una dimensione extra vicino alla nostra realtà familiare, nascosta tranne per un bizzarro indebolimento della forza di gravità mentre la vediamo. Riflette anche sulla composizione della materia oscura, particelle invisibili che hanno modellato la crescita dell'intero cosmo. Queste idee, un tempo unica provincia degli scrittori di narrativa, affrontano prove reali in una nuova generazione di esperimenti. I rivelatori sensibili ora annusano la materia oscura, mentre la macchina scientifica più complessa mai creata, il Large Hadron Collider (LHC), sotto il confine tra Svizzera e Francia, si rompe le particelle subatomiche l'una con l'altra quasi alla velocità della luce.
Da questa storia
[×] CHIUDI
La fisica Lisa Randall crede che possa esistere una dimensione extra vicino alla nostra realtà familiare, nascosta tranne per un bizzarro indebolimento della forza di gravità quando la vediamo. (Boston Globe via Getty Images) 
Galleria fotografica
Contenuto relativo
- Guida alla galassia di Lisa Randall
- Alla ricerca di neutrini, particelle di fantasmi della natura
- Black Hole Rap
Quali erano i tuoi obiettivi principali per il tuo nuovo libro?
Un obiettivo era descrivere la scienza che mi interessa oggi: la fisica che sta accadendo all'LHC e cerca la materia oscura. Ma volevo anche chiarire la natura della scienza: cosa significa essere giusto e sbagliato, cosa significa fare misurazioni e i ruoli di incertezza, rischio e creatività.
Pensi che la comunità fisica sia sul punto di trovare qualcosa di straordinario?
Lo spero certamente. Abbiamo buone probabilità [con l'LHC] di vedere la particella di Higgs, che ci dice come le particelle elementari acquisiscono massa. Altre questioni profonde includono la simmetria spazio-temporale e se vi sono dimensioni extra. Abbiamo davvero la possibilità di farsi strada su questi argomenti.
Ci sono molte idee bizzarre qui, dalla teoria delle stringhe a una "brana" di dimensioni extra proprio accanto alla nostra. Perché dovremmo considerare queste idee più che costrutti fantasiosi?
Non sto certamente chiedendo a nessuno di credere nelle idee che presento. Questo è parte del punto del libro: la scienza procede e finiamo sistematicamente con nuove idee e spiegazioni, passando dalle scale umane con cui siamo molto familiari a scale così remote che è difficile avere intuizione su di esse. Anche la scienza è un processo di auto-correzione, qualcosa che mi aspetto accadrà con il recente annuncio di neutrini che potrebbero muoversi più velocemente della velocità della luce.
Puoi descrivere l'essenza della tua idea sulle dimensioni extra?
Potrebbe esserci di più nell'universo delle tre dimensioni che conosciamo. Ci sono nascosti in qualche modo, forse perché sono piccoli o deformati. Ma anche se sono invisibili, potrebbero influenzare ciò che effettivamente osserviamo nell'universo. Ci sono molte cose che non possiamo vedere ad occhio nudo che si basano sulla realtà.
Dimensioni extra potrebbero essere rilevanti per una delle domande a cui stiamo cercando di rispondere all'LHC: come le particelle ottengono la loro massa e perché hanno le masse che fanno, che sono molto più piccole di quanto i fisici si aspettino che siano. Quindi la nostra idea è che c'è una dimensione extra che è così deformata, che le masse sarebbero grandi in un posto e piccole in un altro. In altre parole, la gravità potrebbe essere più debole in un posto e più forte in un altro. In tal caso, potrebbe essere una spiegazione naturale sia per il motivo per cui le masse di particelle sono ciò che sono, sia per il fatto che la gravità è molto più debole delle altre forze elementari che osserviamo.
Questa dimensione extra potrebbe essere separata dalla nostra da un milione di trilioni di trilioni di centimetro. È un universo parallelo ma inaccessibile?
Interagisce con le nostre dimensioni solo per gravità. E la gravità è estremamente debole. Una particella elementare alle energie ordinarie esercita una forza gravitazionale trascurabile. Ma all'LHC, se questa idea è giusta, vedremmo le prove di questa dimensione extra. Le particelle potrebbero portare lo slancio nella dimensione extra e ciò potrebbe effettivamente essere osservabile.
Ma non è qualcosa che pensi come un "universo parallelo?"
Tecnicamente sì, potrebbe esistere parallelamente al nostro universo. Ma non è solo una copia carbone del nostro universo, a cui molte persone pensano quando sentono quella frase.
Se i fisici trovassero solide prove di dimensioni extra, in che modo ciò influenzerebbe la nostra visione dell'universo e il nostro posto in esso?
Puoi avere fenomeni sottostanti molto esotici, ma sarebbero comunque coerenti con le normali regole che conosciamo. Ad un certo livello, non cambia nulla. Tuttavia, significa che a un livello sottostante profondo, c'è un universo molto più ricco là fuori. È semplicemente meraviglioso sapere di cosa è fatto il nostro universo.
Descrivi l'LHC come un "risultato stupendo".
Tecnologicamente, è un tour de force. Il fatto che questa cosa funzioni è sorprendente. Stiamo cercando eventi molto rari, quindi hai bisogno di una macchina molto precisa e ben compresa per farli e rivelatori per capire cosa vedi. Hai bisogno di un'estrema quantità di energia focalizzata in una regione molto piccola per far accadere queste collisioni, permettendo ai sottocomponenti di protoni - quark e gluoni - di scontrarsi direttamente. E quando lo fanno, possono creare nuove forme di materia più pesante.
Molte persone temevano che l'LHC avrebbe prodotto un buco nero che divorava il pianeta.
Gli scienziati hanno preso molto sul serio e hanno escluso questa possibilità non solo teoricamente, ma anche osservando le collisioni di raggi cosmici che creano questo stesso tipo di energia. Viviamo in un mondo in cui vi sono molti rischi ed è giunto il momento di iniziare a prendere sul serio quelli di cui dovremmo preoccuparci. I fisici hanno dimostrato che questo particolare non è un rischio.
Offri una discussione aperta sulla religione e sulla sua compatibilità con la scienza. Perché hai deciso di affrontare questo argomento?
Ho quasi dovuto farlo in un libro intitolato Knocking on Heaven's Door . Ma c'è una vera confusione su cosa significhi essere giusto e sbagliato: la differenza tra ciò che sono le credenze spirituali e ciò che è la scienza. Sentivo che se avessi spiegato la scienza, era importante spiegare quelle distinzioni. Volevo prendere sul serio le diverse visioni dell'universo che le persone hanno, ma dire che ci sono davvero differenze.
Hai scritto: "La parte religiosa del tuo cervello non può agire contemporaneamente a quella scientifica. Sono semplicemente incompatibili".
Quando dico che sono incompatibili, intendo qualcosa di molto specifico: una convinzione spirituale basata su qualcosa che non si basa su materiale reale o causa ed effetto - i modi in cui capiamo scientificamente - è solo diverso dalla scienza. È un'affermazione molto specifica.
Quando parli al pubblico, quale malinteso popolare sulla fisica ti colpisce di più?
Stai cercando di mettermi nei guai! Probabilmente è la sovra-applicazione della meccanica quantistica. La gente pensa che spieghi cose che non può. Ci sono molti misteri sulla meccanica quantistica, ma sorgono principalmente in misurazioni molto dettagliate in contesti controllati.
Descrivi i rilevatori giganti dell'LHC come opere d'arte. Il sondaggio della natura dell'universo è tanto uno sforzo estetico quanto uno scientifico?
Arte e scienza fanno appello ad alcuni degli stessi istinti creativi. C'è un apprezzamento per qualcosa di più grande di noi, che penso sia indirizzo artistico che scientifico. Tuttavia, puoi avere una bella idea nella scienza e può essere semplicemente sbagliata, non perché è matematicamente incoerente, ma perché non è realizzata nel mondo.
Hai scritto il testo di un'opera, "Hypermusic Prologue: A Projective Opera in Seven Planes", presentato per la prima volta nel 2009 al Centre Pompidou di Parigi. Come è nato?
Il compositore [Hector Parra] mi ha scritto per chiedermi se volevo essere coinvolto. È stata un'interessante opportunità per esplorare un incrocio arte-scienza in un modo nuovo. L'arte spesso riflette sulle idee dei tempi. Quindi mi è davvero piaciuto lavorare con artisti che lo apprezzano e che incorporano la scienza in una cosa nuova, ma non solo in un modo che la copia. Ci sono state grandi sfide creative, come il modo in cui rappresenti dimensioni più elevate su un palcoscenico.
L'opera ha avuto un cast di due persone, un design minimalista con proiezioni astratte e una colonna sonora modificata digitalmente in alcuni punti. Stare seduti in mezzo al pubblico deve essere stata un'esperienza per te.
Lavoro su carta e matita o su un computer, quindi in realtà avere cantanti fantastici che cantano le mie parole, accompagnati da musicisti e uno splendido set, era solo qualcosa da vedere. Le parti che andavano avanti e indietro tra il mondo extra-dimensionale e il nostro mondo erano davvero fantastiche. Hector pensava che [la mia ricerca] gli avrebbe fornito spunti su come realizzare diversi tipi di musica, e in effetti lo ha fatto. Penso che mi sia stato chiesto di inserire più fisica di quanto avrei idealmente, e alla fine la musica era molto astratta. Tuttavia, è stata un'ottima musica e ci sono stati momenti che sono stati davvero belli.
Fai riferimenti musicali giocosi nel titolo e nel testo del tuo libro, dalla Polizia e Suzanne Vega ai Beatles e Bob Dylan. Sei un grande fan della musica popolare?
Ho questa straordinaria abilità in cui le parole mi restano in testa, quindi sento una canzone e molte volte capita automaticamente di usare i testi in seguito. Potrebbe non essere l'intenzione originale delle parole, ma a volte si adattano perfettamente a ciò che sto cercando di dire.
Qual è il prossimo passo per te nella scienza?
Ho esplorato idee che mettono in relazione la materia oscura con la materia ordinaria. C'è questo fatto sorprendente che l'energia trasportata dalla materia oscura nell'universo è circa sei volte l'energia trasportata dalla materia ordinaria. La domanda è: perché? [Il rapporto] avrebbe potuto essere completamente diverso. Quindi sto esaminando i modi in cui i due tipi di materia potrebbero essere correlati, il che spiegherebbe la coincidenza.
