





La simmetria perduta della gravità quantistica








Metadata




Date (GMT):
 08/07/2019 12:28:40


Date modified (GMT):
 08/07/2019 12:48:50


Status:
 publish


Type:
 post


Link:
 
https://www.media.inaf.it/2019/07/08/ologrammi-simmetria-quantum-gravity/


Author:
 125: Maura Sandri(sandri) - 
https://www.media.inaf.it/author/sandri/


Comment status:
 closed




Categories:




4005: Fisica - 
https://www.media.inaf.it/category/fisica/
5: News - 
https://www.media.inaf.it/category/news/








Tags:




2621: computer quantistico - 
https://www.media.inaf.it/tag/computer-quantistico/
1671: Gravità quantistica - 
https://www.media.inaf.it/tag/gravita-quantistica/
2592: Modello standard - 
https://www.media.inaf.it/tag/modello-standard/
3591: Principio olografico - 
https://www.media.inaf.it/tag/principio-olografico/
5570: Relatività generale - 
https://www.media.inaf.it/tag/relativita-generale/
8205: simmetria - 
https://www.media.inaf.it/tag/simmetria/












Excerpt


In una teoria gravitazionale soggetta al principio olografico non è possibile alcuna simmetria. Una coppia di ricercatori è giunta a questa conclusione dopo aver trovato una precisa analogia matematica tra il principio olografico e i codici di correzione dell’errore quantistico, e dopo aver dimostrato che tali codici di correzione non sono compatibili con alcuna simmetria






La simmetria perduta della gravità quantistica


Un diagramma usato dagli autori per dimostrare che la gravità quantistica non può avere alcuna simmetria globale. La simmetria, se esistesse, potrebbe agire solo sulle regioni ombreggiate nel diagramma e non provocherebbe alcun cambiamento attorno alla macchia nera nel mezzo. Le regioni ombreggiate possono essere ridotte a piacimento dividendo il cerchio sempre di più. Pertanto, la presunta simmetria non agirebbe in alcun punto all’interno del cerchio. Che è una contraddizione. Crediti: Harlow and Ooguri


Un nuovo studio condotto da una coppia di ricercatori – 
Hirosi Ooguri
 in Giappone e 
Daniel Harlow
 negli Stati Uniti – ha scoperto che quando la gravità è combinata con la 
meccanica quantistica
, non è possibile alcuna simmetria. I dettagli dello studio sono stati pubblicati su 
Physical Review Letters
.


«Molti fisici ritengono che debba esistere un meraviglioso insieme di leggi che governano la natura e che un modo per quantificarne la bellezza sia la 
simmetria
. Alcune simmetrie possono essere nascoste ai nostri occhi, ma dovrebbero manifestarsi se guardiamo la natura a livello fondamentale: con il nostro lavoro abbiamo dimostrato che, una volta presa in considerazione la gravità, questa aspettativa è sbagliata», dice Ooguri, direttore del 
Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe
.


Esistono quattro tipi di forze fondamentali in natura: 
elettromagnetismo
, 
forza forte
, 
forza debole
 e 
gravità
. Il tentativo di unificare queste quattro forze fondamentali in una teoria in grado di comprendere le tre interazioni (elettromagnetica, debole e forte) descritte dal 
modello standard
 e quella gravitazionale descritta dalla 
relatività generale
, non è ancora andato a buon fine. Delle quattro, la gravità è l’unica che ancora non si riesce a spiegare a livello quantistico. Si chiama 
gravità quantistica
 il campo della 
fisica teorica
 che tenta di fornire una descrizione della gravità, che modella l’universo su scala macroscopica, coerente con i principi della meccanica quantistica, che descrive i fenomeni tipici della scala atomica e subatomica. I ricercatori ritengono che il 
principio olografico
 – una congettura riguardante la gravità quantistica, secondo cui l’
entropia
 (o informazione) massima contenuta in una regione di spazio è proporzionale alla superficie che racchiude la regione, non al suo volume come ci si aspetterebbe – sia un indizio rilevante per riuscire a combinare gravità e meccanica quantistica.


Rappresentazione artistica di un universo olografico. Crediti: Technische Universität Wien


Un 
ologramma
 è in grado di fare uscire immagini tridimensionali da uno schermo bidimensionale. Allo stesso modo, il principio olografico consente ai fisici di studiare i sistemi gravitazionali proiettandoli su un confine che circonda l’intero universo. La 
corrispondenza AdS/Cft
 (acronimo di 
Anti de Sitter
/Teoria di campo conforme), sviluppata alla fine degli anni ’90 da Juan Maldacena, è stata particolarmente utile perché fornisce una precisa definizione matematica del principio olografico. Il fisico in questione, nel 1997, ha dimostrato che all’interno di uno 
spazio anti-de Sitter
 (un particolare tipo di spazio tempo a curvatura negativa, opposta a quella misurata per il nostro universo, che è sostanzialmente piatto e a curvatura lievemente positiva) la teoria della gravitazione è equivalente a una teoria quantomeccanica in uno spazio con una dimensione in meno.


Nel loro articolo, Ooguri e Harlow hanno dimostrato che 
la simmetria auspicata non è possibile in una teoria gravitazionale che obbedisce al principio olografico
.


La ricerca precedente di Harlow, che lavora al Massachusetts Institute of Technology, aveva trovato una precisa analogia matematica tra il principio olografico e i codici di correzione dell’errore quantistico, che protegge le informazioni in un 
computer quantistico
. Nel nuovo articolo, Ooguri e Harlow hanno mostrato che tali codici di correzione degli errori quantistici non sono compatibili con alcuna simmetria, il che significa che la simmetria non sarebbe possibile in gravità quantistica.


Il loro risultato ha diverse conseguenze importanti. In particolare, prevede che 
i protoni siano stabili rispetto al decadimento in altre particelle elementari
 e che esistano 
monopoli magnetici
.


Per saperne di più:




Leggi su 
Physical Review Letters 
l’articolo “
Constraints on Symmetries from Holography
“, di Daniel Harlow e Hirosi Ooguri




Guarda su YouTube questa lezione (in inglese) di Hirosi Ooguri:










La simmetria perduta della gravità quantistica
La “terza via” alla costante di Hubble si accorcia