Le Forme dello Spazio

Lo spazio è un’entità dinamica Buco Nero Curvatura ↔ Energia Spazio ↔ Tempo

L’Universo si espande Legge di Hubble v = H d H = 50-100 km/s/Mpc materia radiazione visibile (<1%) materia non visibile = oscura (30%) energia oscura (69%)

Esplorare lo spazio Piccole distanze Grandi energie Large Hadron Collider (LHC) Il Microscopio più potente mai costruito / entrato in funzione

Interazioni Fondamentali Esistono quattro forze note o meglio interazioni fondamentali Gravità Magnete Newton Elettromagnetismo Pila Decadimento Nucleare Debole Fusione Nucleare Forte o di `Colore’

I pilastri della Fisica Moderna Teoria dei Campi Quantistici E = hn Meccanica Quantistica Dp Dx > ħ/2 Indeterminismo Relativita` Speciale E = m c2 Spazio - Tempo Costante di Planck, quanto d’azione e di spin: h = 6.62x10-34Js ħ= h/2p Velocità della luce nel vuoto: c = 300.000 km/s

Spin & Statistica Come ballerine e Terra le particelle elementari ‘ruotano’ su se stesse: SPIN quantizzato ħS S intero (bosoni) S semidispari (fermioni)

Modello Standard Particelle & Interazioni Fermioni: Quark e Leptoni Principio di esclusione di Pauli ≠ Bosoni: Fotoni, Gluoni, Vettori Intermedi, ... Higgs ... Gravitoni Condensazione di Bose-Einstein

Oltre il Modello Standard ? Super-Unificazione Stringhe / M-teoria ??? GUT: Grande Unificazione ? Relatività Generale Modello Standard Elettro-debole Cromodinamica Quantistica (QCD) Interazioni Nucleari Deboli Supersimmetria SUSY ?? Meccanismo di Higgs Elettrodinamica Quantistica (QED) Gravitazione Universale Gravità Terrestre Celeste Relativita` Nucleari Forti Elettricità Magnetismo futuro ? LHC → passato

Coordinate anti-commutanti Super-simmetria Fermioni ↔ Bosoni ↔ ↔ Coordinate anti-commutanti θ1 θ2 = - θ2 θ1 LSP (Lightest Susy Partner) → Materia oscura

Super-stringhe & Dimensioni Extra Relatività Generale + Meccanica Quantistica = Super-stringhe Infinite eccitazioni / vibrazioni Stringa aperta Stringa chiusa spazio-tempo con 9+1 dimensioni! Compattificazioni Universi di p-brana ... Olografia

Interazioni di Stringhe Diagramma di Feynman Diagramma di Polyakov ← Particelle entranti → ← Stringhe entranti → Particella virtuale Stringa virtuale ← Particelle uscenti → ← Stringhe uscenti → Vertici d’interazione singolari Interazioni de-localizzate

Stringhe & superfici di Riemann                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           Stringhe & superfici di Riemann Molti manici = molti loops Ampiezza di Diffusione Collisioni / interazioni Un manico = un loop Ampiezza di Vuoto Stringa libera

Stringhe & Topologia Spazi di Calabi-Yau senza simmetrie continue tutt’altro che Sfere! Numero di Fermioni Chirali (neutrini, …) = |b2 - b3| = |h11 – h12| = ½ |Caratteristica di Eulero| Numero di Intersezioni fra p-Brane

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          Cosa ricordare Molti manici = molti loops Un manico = un loop