Cinquantamila.it La storia raccontata da Giorgio Dell'Arti

Le particelle elementari. La Repubblica 27/08/2005. Una delle tante stranezze del mondo degli atomi è la sua quasi totale simmetria, che rende quasi impossibile capire non solo se si sta osservando la realtà o una sua immagine allo specchio, ma anche se si sta guardando il film della storia al diritto o al rovescio. Più precisamente, nessun fenomeno gravitazionale, elettromagnetico o nucleare forte permette di scoprire una qualunque differenza tra destra e sinistra, così come tra passato e futuro (a scanso di equivoci, stiamo parlando di fisica, e non di politica). Quando si passa però ai fenomeni nucleari deboli coinvolti nel decadimento radioattivo, allora le cose cambiano drasticamente. Nel 1956 Chen Ning Yang e Tsung Lee fecero una prima grande scoperta, che meritò loro il premio Nobel per la fisica nel 1957: le forze deboli permettono di accorgersi di uno scambio fra destra e sinistra. E nel 1964 James Cronin e Val Fitch ne fecero una seconda, che meritò pure a loro il premio Nobel nel 1980: le forze deboli permettono anche di distinguere uno scambio fra passato e futuro. Abbiamo chiesto a Yang e Fitch di commentare brevemente per noi questi risultati che li hanno resi famosi. Professor Yang, nella sua lezione del 1957 per il premio Nobel lei disse di aver trovato sorprendente che si fosse creduto così a lungo nella simmetria speculare senza un supporto sperimentale. Forse lei e Lee, in quanto cinesi, avevate una visione della simmetria meno rigida di quella occidentale? «Non credo che il nostro background cinese abbia avuto un ruolo significativo nel nostro lavoro. Anche perché, almeno per quanto riguarda la simmetria speculare, la concezione orientale non è troppo diversa da quella occidentale: ad esempio, in entrambi i casi la destra ha un connotato positivo e la sinistra uno negativo. Il problema non era culturale, ma tecnico». Quali sono le ragioni profonde per cui l’ interazione debole viola tutte le possibili simmetrie, mentre le altre forze non ne violano nessuna? «Purtroppo, nessuno l’ ha ancora capito». E perché, come lei dice ancora nella sua lezione per il premio Nobel, «la natura sembra essersi avvantaggiata della semplice rappresentazione matematica delle leggi di simmetria»? «Questo non solo non lo sappiamo, ma non lo sapremo mai! Possiamo soltanto constatare, grazie alla storia della fisica da Newton a Einstein, che effettivamente la natura ha scelto una matematica precisa e meravigliosa per costruire l’ universo. A proposito di questa «matematica precisa e meravigliosa», lei stesso ne ha scoperto un importante tassello nel 1954 insieme a Robert Mills, inaugurando quello che è diventato in seguito un paradigma per le teorie unificate. Avevate compreso già dagli inizi la fecondità del vostro approccio? «La bellezza delle idee e delle equazioni ci impressionò subito. All’ epoca, però, non riuscimmo a conciliare la teoria con i risultati sperimentali, che risultavano essere meno simmetrici di quanto le equazioni sembravano indicare. Ci vollero vent’ anni per capire il fenomeno della rottura spontanea di simmetria». Come fisico, è rimasto sorpreso che il suo nome sia stato associato a uno dei sette problemi matematici che l’ Istituto Cray ha proposto come sfide per il nuovo millennio, offrendo un milione di dollari per la soluzione di ciascuno? «Alla luce degli sviluppi ai quali lei ha accennato, oggi non sono sorpreso. Ma lo sarei stato nel 1954, quando persino i fisici erano tutti scettici sulla teoria di Yang e Mills. Io stesso ho capito l’ importanza matematica di quel lavoro solo dopo il 1974, benché la sua importanza fisica mi fosse chiara fin già dagli anni ’60». Più in particolare, lei pensa che sviluppare i fondamenti matematici della teoria di Yang e Mills sia veramente la chiave per arrivare a una teoria unificata di tutte le forze? «Indipendentemente dai termini in cui è formulato il problema dell’ Istituto Cray, è certo che la rinormalizzazione, la gravità quantistica, le rotture di simmetria sono tutti problemi insoluti relativi alla teoria di Yang e Mills. Anche se, probabilmente, sono più problemi di fisica matematica che di matematica pura». Passando a lei, professor Fitch, è vero che con Cronin cercavate una conferma, e non una violazione della simmetria temporale? «La nostra proposta del 1963 diceva chiaramente che, tra le altre cose, l’ esperimento che proponevamo avrebbe permesso di stabilire un limite molto migliore di quello allora noto al tasso di decadimento di un particolare insieme di particelle. Tutti lo intesero, naturalmente, come un test di invarianza temporale, e fu una considerevole sorpresa misurare invece una violazione». Quarant’ anni dopo, che cosa ci ha insegnato questo sull’ universo e sui suoi primi momenti? In particolare, sulla scarsità di antimateria rispetto alla materia? «Col senno di poi, si potrebbe dire che lo squilibrio tra materia e antimateria era una prima evidenza della violazione temporale. Il collegamento tra questo squilibrio e il nostro esperimento fu però fatto soltanto nel 1967, da Andrei Sakharov». C’ è qualche connessione tra la violazione della simmetria temporale a livello microscopico, e la freccia del tempo macroscopica? «Non credo. Oggi c’ è un generale accordo sul fatto che la freccia del tempo individuata dalla crescita dell’ entropia sia un fenomeno statistico, e non abbia niente a che fare con un’ asimmetria temporale delle interazioni fondamentali». Chiederei anche a lei, come già al professor Yang, quale è la ragione profonda per cui la forza debole viola tutte le simmetrie, mentre le altre tre forze non ne violano nessuna. «La violazione di simmetria trova una collocazione naturale nella teoria, ma la ragione profonda per cui le cose stanno così rimane un mistero». Nell’ autobiografia per la fondazione Nobel, lei ha scritto che «il processo di scoperta di nuovi fenomeni che ci obbligano a modificare radicalmente le nostre precedenti convinzioni è senza fine». Rimane della stessa opinione anche oggi, dopo lo sviluppo della teoria delle stringhe? «Sì. Nonostante le dichiarazioni dei teorici delle stringhe, continuo a non credere all’ esistenza di una teoria finale». Piergiorgio Odifreddi

LA REPUBBLICA 27/08/2005