CORSO SULLA TEORIA DELLE STRINGHE: Lezione 5 Supersimmetria nelle Teorie delle Stringhe

Capitolo 5: Supersimmetria nelle Teorie delle Stringhe Paragrafo 1: La supersimmetria riveste un ruolo cruciale nella teoria delle stringhe, contribuendo significativamente a superare alcune delle sfide concettuali affrontate dalle teorie tradizionali della fisica. In questo capitolo, esploreremo come la supersimmetria si manifesta all'interno delle teorie delle stringhe, influenzando la struttura delle particelle elementari e fornendo una base fondamentale per la stabilità matematica delle teorie stesse. La supersimmetria è una simmetria fondamentale che collega le particelle di spin diverso, come i fermioni (particelle di spin semi-intero) e i bosoni (particelle di spin intero), attraverso le trasformazioni supersimmetriche. Nelle teorie delle stringhe, la supersimmetria è intrinseca e si manifesta attraverso la presenza di partner supersimmetrici per ogni particella elementare, stabilendo una sorta di equilibrio tra le diverse tipologie di particelle presenti nel quadro teorico. L'importanza della supersimmetria nelle teorie delle stringhe risiede anche nella sua capacità di risolvere alcune delle problematiche matematiche e concettuali incontrate nelle teorie tradizionali della fisica delle particelle. La presenza della supersimmetria permette, ad esempio, di cancellare le divergenze ultraviolette nelle correzioni quantistiche ai calcoli, contribuendo così a garantire una maggiore coerenza e stabilità matematica alle teorie delle stringhe. Paragrafo 2: Approfondiamo ulteriormente la comprensione della supersimmetria all'interno delle teorie delle stringhe attraverso il concetto di superstringhe e supergravità. Le superstringhe rappresentano estensioni delle stringhe ordinarie che incorporano la supersimmetria, consentendo una descrizione coerente delle interazioni fondamentali attraverso la teoria delle stringhe. La supergravità, d'altra parte, è una teoria di campo quantistico che combina la gravità con la supersimmetria, offrendo un quadro unificato per la descrizione delle forze fondamentali e delle particelle elementari. Inoltre, esamineremo come la rottura spontanea della supersimmetria possa giocare un ruolo significativo nell'ambito della teoria delle stringhe e nella fisica delle particelle. Questo fenomeno, che implica la perdita di supersimmetria nelle condizioni di vuoto dell'universo, potrebbe fornire spiegazioni per la scala di energia osservata e per la gerarchia delle masse delle particelle elementari. Attraverso la rottura spontanea della supersimmetria, la teoria delle stringhe potrebbe contribuire a risolvere alcuni enigmi fondamentali della fisica, come ad esempio il problema della gerarchia delle masse e la natura della materia oscura. In questo capitolo, esploreremo quindi in dettaglio il ruolo della supersimmetria nelle teorie delle stringhe, analizzando le sue implicazioni per la struttura delle particelle elementari, la stabilità matematica delle teorie e la risoluzione di alcuni problemi aperti nella fisica contemporanea.