ALLA RICERCA DELLE LEGGI PIÙ PROFONDE DELL’UNIVERSO
Quali sono le leggi fondamentali che governano la realtà? Come si possono descrivere in modo unitario? Queste sono le domande che guidano la ricerca di Chiara Marletto, una giovane fisica teorica italiana che lavora all’Università di Oxford.
Ha frequentato il liceo classico, appassionandosi alla letteratura e alla filosofia, ma poi ha deciso di iscriversi a Ingegneria Fisica al Politecnico di Torino. Dopo la triennale e il master, il suo relatore Mario Rasetti – emerito professore di Fisica Teorica – l’ha incoraggiata a fare il dottorato sulla teoria dell’informazione quantistica a Oxford.
Lì David Deutsch, uno degli ideatori dei computer quantistici, ha riconosciuto il talento di Chiara e l’ha convinta a restare come Research Fellow nel dipartimento di Fisica dell’Università di Oxford e al Wolfson College. Da lì la fisica italiana non si è più mossa.
Quella di cui si occupa Chiara Marletto è una questione abbastanza spinosa: è possibile conciliare la fisica quantistica, che descrive il mondo microscopico, e la teoria della relatività generale, che spiega la gravità e la struttura dello spazio-tempo? Al momento, nessuno è stato ancora in grado di farlo, ma è proprio questa la nuova frontiera della fisica teorica.
La difficoltà principale sta nel fatto che queste due teorie descrivono la realtà in modi diversi: la relatività generale funziona per il mondo dell’infinitamente grande, mentre la fisica quantistica per quello dell’infinitamente piccolo. Quando si cerca di combinare queste due teorie emergono diverse contraddizioni: uno dei problemi principali è che la relatività generale usa un approccio deterministico, mentre la fisica quantistica ne adopera uno probabilistico.
Un esempio concreto di questa difficoltà si presenta nei buchi neri: si tratta di oggetti così estremi che per descriverli servirebbero sia la meccanica quantistica che la relatività generale. Tuttavia, le due teorie messe insieme non riescono a descrivere lo stesso oggetto senza contraddirsi.
Tutto ciò rende apparentemente impossibile descrivere l’universo con un’unica teoria. Ma Chiara Marletto è convinta che un modo per farlo, invece, esista. Ecco perché sta lavorando sulla cosiddetta “Constructor Theory”, un approccio ancora in fase di sviluppo che propone di riformulare la fisica in termini nuovi: invece di descrivere come avvengono i fenomeni, questa teoria si concentra su quali trasformazioni sono possibili e quali no.
A proposito di questo nuovo approccio, la ricercatrice ha affermato: “La fisica è una disciplina che cerca di spiegare cosa succede nella realtà intorno a noi in un modo che può essere verificato sperimentalmente. E i modi che abbiamo per spiegare i fenomeni naturali si sono evoluti molto durante i secoli.”
Fu un grande matematico e fisico, John von Neumann, che negli anni ‘50 inventò il concetto del costruttore universale, idea che poi venne sviluppata dal già citato fisico teorico David Deutsch: si tratta di una macchina che può essere programmata per eseguire una qualsiasi trasformazione consentita dalle leggi della fisica. La si può pensare come una sorta di stampante 3D universale: se le si forniscono il programma corretto e le materie prime, può produrre qualsiasi oggetto in accordo con le leggi della fisica.
La teoria del costruttore universale, oggetto della ricerca di Chiara Marletto e del suo team, è un modo per descrivere l’universo in modo unitario e per capire cosa sia scientificamente possibile o impossibile realizzare. Una volta concepita tale teoria, sarà possibile creare il costruttore universale e, quindi, dare alla luce tutta una serie di innovazioni che potrebbero cambiare radicalmente il nostro futuro. Riguardo alle tempistiche, la ricercatrice si mostra positiva: ha affermato che il costruttore universale potrebbe essere realizzato da qui a 50 anni.
Per elaborare questa teoria, Chiara Marletto e il suo team stanno lavorando a un esperimento per verificare se la gravità presenta caratteristiche quantistiche: l’obiettivo è capire se essa riesce a creare “entanglement”, cioè una correlazione quantistica tra particelle. Se si ottenesse il risultato sperato, si riuscirebbe a dimostrare che la gravità possiede anche delle proprietà quantistiche, andando oltre la descrizione fornita dalla relatività generale di Einstein. Come ha affermato la giovane fisica teorica, sarebbe una scoperta epocale.
Attualmente molti membri della comunità scientifica stanno valutando le idee della ricercatrice. Come ha dichiarato lei stessa, sarebbe felice di tornare in Italia se ci fossero le condizioni per proseguire il suo lavoro: al momento è difficile trovare un luogo, anche al di fuori del nostro Paese, in cui si può svolgere un lavoro di ricerca senza che esso abbia ricadute immediate a livello tecnologico.
Ricevere dei fondi destinati a ricerche di base che non hanno applicazioni rapide è molto complicato, nella fisica teorica e in molti altri campi della scienza. Tuttavia, fortunatamente, Oxford ha offerto a Chiara Marletto questa possibilità. Lo ha spiegato chiaramente lei stessa con queste parole: “Tornerei in Italia perché mi sento in debito. Ma qui a Oxford siamo liberi di fare ricerche su ciò che vogliamo, senza applicazioni.”
Per perseguire un obiettivo ambizioso come il suo, servono rigore e immaginazione, perseveranza e passione, tutti requisiti che contraddistinguono l’ormai affermata ricercatrice. Per lei la fisica non è solo calcolo, ma anche e soprattutto un modo per comprendere il mondo, cercando connessioni tra fenomeni apparentemente lontani, come la meccanica quantistica e la relatività generale, con l’obiettivo di costruire una visione unitaria dell’universo.
Riuscirà Chiara Marletto a raggiungere il suo scopo? E, in caso di risposta affermativa, quali saranno le implicazioni future? Non ci resta che sperare di vivere abbastanza per scoprirlo.
Di Sofia Di Santo