Geometria Spaziale Come Origine di Forze Fondamentali e Particelle

La fisica teorica sta esaminando l'ipotesi che la geometria intrinseca dello spazio, anziché essere un elemento passivo, possa essere la fonte primaria delle forze fondamentali e delle particelle elementari. Questa prospettiva mira a ridefinire il ruolo dello spaziotempo, considerandolo un elemento attivo nella dinamica fisica. La ricerca si concentra sull'emergere delle proprietà della materia e delle interazioni direttamente dalla struttura di dimensioni spaziali aggiuntive, attualmente non percepibili.

Questo approccio si collega alla descrizione geometrica della gravità di Albert Einstein, estendendola per affrontare l'origine della massa delle particelle e sfidando i modelli consolidati. In un articolo scientifico pubblicato su Nuclear Physics B il 15 dicembre 2025, il fisico Richard Pincak e i suoi collaboratori hanno presentato studi sull'emergenza geometrica. Il modello teorico postula che le masse dei bosoni vettori, come i bosoni W e Z, possano derivare da configurazioni geometriche complesse, specificamente varietà G2, all'interno di uno spazio a sette dimensioni. Questa ricerca, sostenuta dal progetto R3 (numero 09I03-03-V04-00356), suggerisce che la massa non debba essere introdotta tramite un campo esterno come il campo di Higgs.

Un concetto centrale di questa teoria è la torsione, intesa come una rotazione intrinseca inerente a queste strutture extradimensionali. Quando queste forme geometriche dotate di torsione evolvono nel tempo attraverso il processo matematico noto come flusso di Ricci G2, esse tendono a stabilizzarsi in configurazioni specifiche chiamate solitoni. Tali solitoni geometrici potrebbero offrire una spiegazione puramente geometrica per fenomeni come la rottura spontanea di simmetria, un meccanismo fondamentale nel Modello Standard. L'evoluzione temporale di queste geometrie torsionali, modellata tramite il flusso di Ricci G2, è cruciale per spiegare questa rottura, dove un sistema perde simmetria pur mantenendola nelle equazioni che lo governano.

La ricerca di Pincak e colleghi, che include anche Alexander Pigazzini, Michal Pudlák ed Erik Bartoš, analizza l'introduzione del flusso di Ricci G2 su varietà a sette dimensioni con torsione non nulla, un approccio dinamico che contrasta con la visione di varietà G2 statiche. L'obiettivo è estendere la visione einsteiniana della gravità come geometria, ipotizzando che tutte le interazioni fondamentali – gravitazionale, elettromagnetica, debole e forte – possano essere unificate sotto un unico quadro strutturale. Inoltre, la teoria stabilisce un legame tra la torsione geometrica e la curvatura dello spaziotempo su scale cosmologiche, proponendo una possibile spiegazione per la costante cosmologica positiva che guida l'attuale espansione accelerata dell'universo.

I ricercatori ipotizzano l'esistenza di una particella associata alla torsione, denominata "Torstone", che potrebbe essere rilevabile in futuri esperimenti focalizzati sulla misurazione degli effetti spaziotemporali. L'ambizione di questa teoria geometrica è ricondurre tutte e quattro le interazioni fondamentali a un'unica origine strutturale, superando la necessità di campi aggiuntivi per spiegare la massa dei bosoni W e Z. La verifica di questa ipotesi richiederà progressi nella simulazione computazionale di queste geometrie complesse e la prossima generazione di esperimenti cosmologici e ad alta energia.