Stringhe e gravitoni
Nella fisica delle alte energie, il ponte tra esperimento e teoria è fornito dalla sezione d’urto dello scattering. Questa rappresenta la probabilità che le particelle in uno stato iniziale si diffondano in un qualche stato finale. La probabilità stessa è data dal quadrato dell’ampiezza di scattering. Lo studio delle proprietà matematiche delle ampiezze di diffusione ci permette di estrarre informazioni sulla struttura della sottostante teoria come le simmetrie di funzionamento. Il progetto GEOSCATAMP (The geometry of scattering amplitudes) si concentrava sulle teorie di gauge e della gravità. Gauge e ampiezze di scattering della gravità sono intimamente legati. Ad accoppiamento debole, le ampiezze di gravità approssimano il quadrato delle ampiezze della teoria di gauge. Questa intrigante connessione è stata compresa solo di recente; essa è il risultato di una dualità ipotizzata tra il colore e la dipendenza cinematica delle ampiezze della teoria di gauge. Il team GEOSCATAMP ha studiato le strutture matematiche alla base di questo sorprendente collegamento tra le ampiezze di scattering delle teorie di campo. Gli scienziati hanno scoperto che l’algebra cinematica utilizzata per descrivere tali strutture può essere estesa a qualsiasi settore delle teorie basate sulla comparsa di equazioni cosiddette di scattering. Il nuovo quadro matematico ha anche rivelato una stretta relazione tra le ben note previsioni della teoria della gravità, come il buco nero di Schwarzschild, e le soluzioni teoriche di gauge, come lo pseudopotenziale di Coulomb. D’altra parte le equazioni di scattering per le ampiezze delle teorie di campo quantistiche suggerivano un collegamento con la teoria delle stringhe. Prima della fine del progetto, i ricercatori hanno costruito modelli di world-sheet per diverse teorie di campo quantistiche, basate su formule di ampiezze che soddisfano le equazioni di scattering. Nei modelli world-sheet, le interazioni non erano puntiformi, come nelle normali teorie quantistiche dei campi, ma codificate in una superficie 2D detta world-sheet. Lo studio dei processi di scattering ha sempre fornito preziose informazioni in tutti i rami della fisica: dal perché il cielo è blu, grazie alle proprietà di diffusione della luce dei cristalli, alla struttura degli atomi e oltre. Il progetto GEOSCATAMP estenderà alla gravità la descrizione teorica delle particelle ad alta energia.
Parole chiave
Ampiezze di scattering, gauge, gravità, dualità colore-cinematica, GEOSCATAMP, teorie quantistiche dei campi
