Breve Riassunto
Il video esplora il concetto di causalità in teorie fisiche con derivate superiori, introducendo l'idea di "frecce di causalità duellanti". Si discute come queste teorie possano implicare particelle che propagano indietro nel tempo e le implicazioni per la definizione della matrice S. Viene anche affrontata la questione se la gravità quadratica sia la teoria finale, confrontandola con il Modello Standard e introducendo l'idea di Holger Nielsen sulla "dinamica casuale" ad alte energie. Infine, si mette in discussione l'assunto di unificazione nella fisica delle particelle, suggerendo che potrebbe essere un preconcetto che limita l'esplorazione di altre opzioni teoriche.
- Frecce di causalità duellanti in teorie con derivate superiori.
- Instabilità delle particelle pesanti e definizione della matrice S.
- Gravità quadratica come teoria efficace ma non finale.
- Dinamica casuale di Holger Nielsen e protezione delle teorie a basse energie.
- Messa in discussione dell'unificazione nella fisica delle particelle.
Introduzione alla Causalità e le Frecce di Causalità Duellanti
Si introduce il concetto di "frecce di causalità duellanti" in teorie con derivate superiori. Queste teorie, che abbandonano alcuni assiomi delle teorie di campo standard, implicano che la causalità possa essere violata. L'arrow of causality è incorporata nelle teorie attraverso fattori di $i$ nella quantizzazione, come $e^{iS}$ negli integrali di percorso. Scegliendo $e^{-iS}$, si otterrebbe la stessa teoria ma con una freccia di causalità invertita, dove eventi futuri influenzerebbero il passato.
Particelle con Frecce di Causalità Opposte
Nelle teorie con derivate superiori, si ottiene una particella leggera con la freccia di causalità usuale e una particella pesante con la freccia di causalità opposta. Questa particella pesante, se prodotta con energia positiva, propaga indietro nel tempo per un breve periodo prima di decadere in particelle normali. L'idea che una particella possa propagare indietro nel tempo è inusuale perché nella teoria standard, le particelle con energia positiva propagano solo in avanti nel tempo, a causa dell'uso di $e^{iS}$ nell'integrale di percorso.
La Matrice S e la Causalità
La matrice S definisce una transizione da stati stabili nel passato a stati stabili nel futuro. Le particelle pesanti con propagazione invertita sono instabili e vivono solo negli stati intermedi di uno scattering. Durante uno scattering, le particelle usuali possono risuonare in particelle pesanti normali o in quelle con propagazione invertita, ma alla fine si ottengono solo particelle normali nel futuro. La dimostrazione di unitarietà richiede che solo particelle normali vivano nel passato e nel futuro lontani per la matrice S.
Implicazioni per il Big Bang e la Gravità Quadratica
Non è chiaro se ci siano implicazioni non locali per il Big Bang. La gravità quadratica è considerata una teoria rinormalizzabile che potrebbe essere valida a certe scale, come quelle dell'inflazione, simile al Modello Standard. Tuttavia, si sospetta che ci sia una teoria più profonda che spieghi sia il Modello Standard che la gravità. La teoria delle stringhe è una possibilità, ma potrebbe esserci anche qualcos'altro.
La Dinamica Casuale di Holger Nielsen e l'Anti-Unificazione
Holger Nielsen propone che ad alte energie, tutto ciò che è immaginabile accada ("dinamica casuale"). A basse energie, solo certe teorie sono osservate perché sono protette, come quelle con fermioni senza massa e bosoni di gauge. La simmetria di gauge e la chiralità proteggono i campi dalla generazione di masse. Nielsen argomenta che il Modello Standard con fermioni chirali e campi di gauge è osservato a basse energie perché è protetto dalla generazione di grandi masse, portando a $U(1)$, $SU(2)$, $SU(3)$. Allo stesso modo, la gravità potrebbe essere protetta dalla covarianza generale. Questa è una visione di "anti-unificazione", dove tutto accade ad alte energie, ma solo alcune cose sopravvivono a basse energie.
Messa in Discussione dell'Unificazione nella Fisica delle Particelle
Si mette in discussione l'idea di unificazione nella fisica delle particelle, suggerendo che potrebbe essere un preconcetto. Non ci sono prove di unificazione di gauge. L'unificazione di elettricità e magnetismo è semplicemente l'identificazione di una singola teoria di gauge, $U(1)$, che descrive entrambi i fenomeni. L'unificazione elettrodebole è una mescolanza di due teorie, $SU(2) \times U(1)$, non una vera unificazione. L'idea di unificazione potrebbe essere un bias che impedisce di vedere altre opzioni. Potrebbe essere che la teoria a energie più alte sia semplicemente $U(1)$, $SU(2)$, $SU(3)$, $SU(4)$, ecc., senza mai convergere in una teoria unificata. L'assunzione che le interazioni si unifichino in $SU(5)$ o $SO(10)$ potrebbe essere un preconcetto che limita l'esplorazione di altre possibilità.
