Gravità quantistica a loop: differenze tra le versioni

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La '''gravità quantistica a loop''' ('''LQG''', dal termine inglese ''Loop Quantum Gravity''), conosciuta anche coi termini di '''gravità a loop''', '''geometria quantistica''' e '''relatività generale canonica quantistica''', è una [[Fisica teorica|teoria fisica]] di [[gravità quantistica]], ovvero una teoria [[Quanto|quantistica]] dello [[spazio-tempo]] che cerca di unificare la [[meccanica quantistica]] e la [[relatività generale]].

== Incompatibilità tra meccanica quantistica e relatività generale ==

{{vedi anche|Gravità quantistica}}

La [[teoria quantistica dei campi]] applicata in uno spazio-tempo curvo (non [[Spazio-tempo di Minkowski|minkowskiano]]) ha dimostrato che alcuni dei suoi assunti fondamentali non possono essere conservati. In particolare il vuoto, quando esiste, appare dipendere dalla traiettoria dell'osservatore attraverso lo spazio-tempo ([[effetto Unruh]]).

Vi sono state in passato due reazioni all'apparente contraddizione tra la teoria dei quanti e l'indipendenza dal background della relatività generale. La prima è che l'interpretazione geometrica della relatività generale non è fondamentale ma "risultante"', la seconda è che l'indipendenza dal background è fondamentale e la meccanica quantistica necessita di essere generalizzata per definire dove non vi è un tempo stabilito a priori. La LQG va nella seconda direzione, è cioè un tentativo di formulare una teoria quantistica indipendente dal background.

In sintesi, nelle teorie della [[relatività ristretta]] e della [[Relatività generale|gravitazione]] la geometria di riferimento è continua: ragionando in una sola dimensione (anziché in 3), dati due punti distinti A e B sicuramente esiste un punto A' intermedio tra A e B, un punto A<nowiki>''</nowiki> intermedio tra A e A', un punto intermedio A<nowiki>''' tra A e A''</nowiki> e così via all'infinito. Nella LQG, invece, la geometria di riferimento è quantizzata: facendo la stessa operazione di suddivisione tra A e B, tra A e A' e tra A e A<nowiki>''</nowiki> si arriverà alla situazione di avere due punti A e A^ tra i quali non è presente nessun altro punto. Tornando alle tre dimensioni spaziali, ciò significa che partendo da un volume e suddividendolo in volumetti sempre più piccoli, c'è un valore minimo di volume non ulteriormente divisibile<ref>{{Cita web |url=http://www.einstein-online.info/elementary/quantum/loops |titolo=Loop quantum gravity — Einstein Online<!-- Titolo generato automaticamente --> |accesso=16 ottobre 2013 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20131007220320/http://www.einstein-online.info/elementary/quantum/loops |dataarchivio=7 ottobre 2013 |urlmorto=sì }}</ref>.

== Storia ==

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Divenendo strettamente correlata alla teoria quantistica topologica dei campi e alla teoria della rappresentazione di gruppo, la LQG è per la maggior parte costruita a un livello rigoroso di fisica matematica.

== Princìpi fondamentaliDescrizione ==

=== Incompatibilità tra meccanica quantistica e relatività generale ===

{{vedi anche|Gravità quantistica}}

La [[teoria quantistica dei campi]] applicata in uno spazio-tempo curvo (non [[Spazio-tempo di Minkowski|minkowskiano]]) ha dimostrato che alcuni dei suoi assunti fondamentali non possono essere conservati. In particolare il vuoto, quando esiste, appare dipendere dalla traiettoria dell'osservatore attraverso lo spazio-tempo ([[effetto Unruh]]).

Vi sono state in passato due reazioni all'apparente contraddizione tra la teoria dei quanti e l'indipendenza dal background della relatività generale. La prima è che l'interpretazione geometrica della relatività generale non è fondamentale ma "risultante"', la seconda è che l'indipendenza dal background è fondamentale e la meccanica quantistica necessita di essere generalizzata per definire dove non vi è un tempo stabilito a priori. La LQG va nella seconda direzione, è cioè un tentativo di formulare una teoria quantistica indipendente dal background.

In sintesi, nelle teorie della [[relatività ristretta]] e della [[Relatività generale|gravitazione]] la geometria di riferimento è continua: ragionando in una sola dimensione (anziché in 3), dati due punti distinti A e B sicuramente esiste un punto A' intermedio tra A e B, un punto A<nowiki>''</nowiki> intermedio tra A e A', un punto intermedio A<nowiki>''' tra A e A''</nowiki> e così via all'infinito. Nella LQG, invece, la geometria di riferimento è quantizzata: facendo la stessa operazione di suddivisione tra A e B, tra A e A' e tra A e A<nowiki>''</nowiki> si arriverà alla situazione di avere due punti A e A^ tra i quali non è presente nessun altro punto. Tornando alle tre dimensioni spaziali, ciò significa che partendo da un volume e suddividendolo in volumetti sempre più piccoli, c'è un valore minimo di volume non ulteriormente divisibile<ref>{{Cita web |url=http://www.einstein-online.info/elementary/quantum/loops |titolo=Loop quantum gravity — Einstein Online<!-- Titolo generato automaticamente --> |accesso=16 ottobre 2013 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20131007220320/http://www.einstein-online.info/elementary/quantum/loops |dataarchivio=7 ottobre 2013 |urlmorto=sì }}</ref>.

=== Princìpi fondamentali ===

La gravità quantistica a loop fa parte di una famiglia di teorie chiamata ''gravità canonica quantistica'' ed è stata sviluppata in parallelo con la [[quantizzazione a loop]], una struttura rigorosa della quantizzazione non perturbativa della [[teoria di gauge]] a [[diffeomorfismo]] invariante. In parole più semplici è una teoria quantistica della gravità nella quale lo spazio reale in cui accadono i fenomeni fisici, o [[Evento (fisica)|eventi]], è [[Quantizzazione|quantizzato]] (vedi anche più avanti al secondo paragrafo). Secondo questa teoria l'universo è costituito da anelli (in inglese ''loop'') delle dimensioni infinitesime di 10⁻³⁵ metri, ossia dieci miliardesimi di miliardesimi di miliardesimi di nanometri. Questi anelli possono contenere una certa quantità di energia che non può mai diventare infinita come in una singolarità gravitazionale, esclusa dalla teoria.