È una delle teorie con cui si è provato a descrivere come funzionano le particelle fondamentali della natura. Ecco una spiegazione semplice.

La teoria quantistica dei campi fa parte di un folto gruppo di teorie che hanno provato a unificare la meccanica quantistica con la teoria dei campi classica e la relatività. In sostanza, si è provato a descrivere come funzionano le particelle fondamentali della natura tenendo conto della relatività. Per farla ancora più semplice: gli oggetti fondamentali dell’universo sono chiamati campi, entità fisiche che rappresentano ogni singolo punto dello spazio-tempo. Le particelle non sono altro che stati eccitati di un punto di questi campi.

La teoria quantistica dei campi. Credit: pixabay

Ciò che manca alla teoria per arrivare a una “teoria del tutto”

Il primo a parlare di campi e particelle fu il fisico britannico Paul Dirac alla fine degli anni ’20. Con le sue equazioni cercò di descrivere come si comportano gli elettroni e le altre particelle fondamentali che compongono la materia. La teoria quantistica “standard”, però, venne sviluppata più tardi da Niels Bohr e Werner Heisenberg per descrivere singole particelle isolate a basse velocità. Per spiegare la loro interazione nel mondo reale, però, serviva qualcos’altro.

La relatività ristretta dice che tempo e spazio si deformano in prossimità di una massa. Einstein sosteneva che massa ed energia sono intercambiabili e con il principio di indeterminazione quantistica di Heisenberg si arrivò a capire che le particelle possono prendere “in prestito” energia dal vuoto, per un certo periodo di tempo. Qualche anno dopo fu scoperto il positrone, cioè la particella di carica opposta all’elettrone, la prima di antimateria. Fu la prima dimostrazione delle teorie quantistiche dei campi.

Al centro del modello standard ci sono due teorie quantistiche dei campi, che sono riuscite a spiegare il funzionamento di tre delle quattro forze fondamentali della natura (nucleare forte e debole ed elettromagnetica), ma non della gravità. Che è proprio ciò che manca per arrivare a una “teoria del tutto”, poiché la gravità non ha particelle collegate ad essa, ed è invece spiegata solo dalla relatività di Einstein come deformazione dello spazio-tempo.

Riferimenti:

https://www-newscientist-com.translate.goog/definition/quantum-field-theory/?_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=it&_x_tr_hl=it&_x_tr_pto=op,sc

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