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Titolo: Gravitoni... ma a che servono?

Scusate la domanda banalissima, ma non sono riuscito a trovare una 
risposta nemmeno con google... I gravitoni dovrebbero interagire tra 
corpi dotati di massa oppure tra la massa e il vuoto? Ovvero, i 
gravitoni dovrebbero essere l'analogo dei fotoni nel campo 
elettromagnetico oppure sono particelle che "dicono" alla struttura 
spaziotemporale come curvarsi?
Scusate se ho usato termini poco specifici e concetti confusi... Se vi 
può consolare mi sono iscritto a fisica, quindi tra qualche anno potrò 
seguirvi più facilmente (almeno spero)! Intanto mi devo attestare a 
letture di livello perlopiù divulgativo... Faccio già fatica a seguire i 
principi del formalismo hamiltoniano (anche se sto facendo progressi 
;-)), quindi sono messo abbastanza male come preparazione matematica.
Vi ringrazio!
Marco Baggio

 quindi sono messo abbastanza male come preparazione matematica.
Apprezzo il fatto che hai spiegato a chepunto sei, perche' questo
permette di calibreare la risposta.
Pero' la matematica non c'entra niente, se non come necessario
strumento: quello che ti manca sono una quantita' di concetti fisici.
Non ne hai colpa ma il fatto resta, ed e' la difficolta' per
risponderti.
C'e' poi l'aggravante della divulgazione, che fa di tutto per
confondere le idee :-<
Cerco di fissare alcuni punti, ma non so se potrai capire tutto.
Vediamo.
A monte di tutto ci sono due paradigmi concernenti l'interpretazione
della RG.
Da un punto di vista, la RG si distacca dal resto delle teorie fisiche
per il fatto di modificare le proprieta' dello spazio-tempo, che
invece in tutto il resto della fisica (anche nelle teorie quantistiche
piu' avanzate) rimane una struttura "precostituita", un "teatro" dove
si svolgono i fenomeni, dove hanno sede i vari tipi di campi.
E' in questa visione che ha senso la frase di Wheeler: "la materia
dice allo spazio-tempo come curvarsi".
L'altro punto di vista interpreta invece la RG come una teoria di
campo, per un verso analoga alla teoria di Mxwell, ance se molto piu'
complicata.
Da questo punto di vista la curvatura dello spazio-tempo e' in certo
senso un'apparenza: l'effetto di uno speciale campo che agisce su
tutto il resto in modo da simulare appunto l'effetto di curvatura.
Se ti metti da questo secondo punto di vista, allora ha senso pensare
di "quantizzare" la gravita' allo stesso modo come si quantizza
l'elettromagnetismo.
Di che cosa significhi quantizzare ne stiamo discutendo in un altro
thread e non lo ripeto.
La quantizzazione del campo e.m. implica tra l'altro l'esistenza dei
fotoni, che possono (in un altro senso, troppo complicato da spiegare
qui) essere visti come "mediatori" dell'interazione e.m.
Analogamente, la quantizzazione del campo gravitazionale dovrebbe
implicare l'esistenza dei "gravitoni", con ruolo e proprieta' simili
ai fotoni.
Dal primo punto di vista invece la quantizzazione della gravita' puo'
richiedere qualcosa di radicalmente diverso, nuovo, mai visto prima.
In fondo le teorie delle stringhe, e altre che sono in esame, cercano
appunto di fare questo.
Onestamente non ti so neppure dire se in queste teorie avrebbe senso
parlare di gravitoni.
Comunque il tutto e' ancora molto molto per aria; assai piu' di quanto
un po' di venditori di fumo lasciano credere.
Percio' in tutta franchezza peralre di gravitoni _oggi_ e' come
parlare degli extraterrestri: forse ci sono, ma non abbiamo idea di
come siano, ne' se, come e quando potremo saperne qualcosa :)
 
------------------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
------------------------------

 della RG.
non mi sono mai occupato di quantizzazione della gravita' se non a 
livello moooolto amatoriale, ne' mi sono mai soffermato troppo a 
riflettere su questi due paradigmi.
Domandina: e' possibile in qualche modo distinguere dal punto di vista 
sperimentale quale dei due paradigmi e' quello giusto?(ma forse se ne 
era parlato qualche anno fa assieme anche a Dumbo...non ricordo ne' 
trovo il thread). Intendo dire rimanendo in un ambito classico, non 
quantistico.
ciao
-- 
Toyotoshy
Linux user #312588 ( 
http://counter.li.org
 )
Powered by GNU/Linux Slackware, kernel 2.4.26!
http://www.gnu.org/
  &   
http://www.linux.org/

 come siano, ne' se, come e quando potremo saperne qualcosa :)
Questo paragone rende decisamente bene!
Comunque grazie per la risposta! E' stata a dir poco chiarificatrice!

 si crea parecchia confusione
è vero, anche se per un divulgatore non
dovrebbe essere difficile approfondire un po':
volendo giustificare in due parole perchè il gravitone
(se esiste) ha massa zero e spin 2, si potrebbe dire così:
massa zero perchè il paradigma "piatto " porta
alle equazioni di Einstein secondo le quali la
gravità si propaga alla velocità c ;
spin 2 perchè il campo G  lo costruisci col
potenziale B ^ ( i k ) ( i , k = 0, 1 , 2 , 3 )
che ha due indici ---> il gravitone ha spin due.
In generale, dato un campo classico con potenziale
tensoriale di rango N, se lo quantizzi ottieni che è
trasmesso da particelle con spin N . Per esempio,
il campo elettromagnetico lo costruisci con il potenziale
a un solo indice (cioè di rango uno) A^ i  (i = 0,1, 2, 3)
e il fotone ha spin uno.
Alla domanda: perchè la gravità si basa su un campo
di rango = 2  ?   la risposta è: perchè le altre scelte non
funzionano; si è constatato infatti che le teorie di campo con
N = 0  ed  N = 1  non  sono capaci di descrivere
la gravità osservata. Il caso N = 2 funziona invece così
bene (equivale alla RG) che nessuno ha mai sentito il
bisogno di esplorare il ben più complicato caso N > 2.
(che presumibilmente non funziona alttrettanto bene
e neppure meglio). In altre parole l'approccio "piatto"
sceglie  N = 2 per eliminazione.
ciao,
Corrado

 č impossibile scegliere tra i due.
Non mi e' del tutto chiaro se questo e' sempre vero (mia ignoranza).
Vorrei capire ad es. se le "strane" geometrie dei buchi neri rotanti e
carichi possano venir fuori nell'approccio "piatto".


 Corrado
Ti ringrazio       (anabeta)

 carichi possano venir fuori nell'approccio "piatto".
se usiamo per la teoria di Einstein il punto di vista che aveva Hertz
sulla teoria di Maxwell  ( " La teoria di Maxwell consiste nelle
equazioni di Maxwell " ) credo proprio che la risposta sia sì
perchè è rigorosamente dimostrato che l'approccio piatto porta
esattamente alle equazioni di Einstein:
S. Deser :  " Self - interaction and gauge invariance "
General Relativity and Gravitation vol. 1, pp. 9 - 18, anno 1970.
dunque i due approcci (curvo e piatto) sono esattamente
la stessa teoria, la RG. Però c'è il problema della comodità
di impiego. Sexl & Sexl scrivono a p. 47, verso la metà:
" E' più comune parlare in termini di spazio curvo riemanniano
perchè l'idea di questi regoli campione che si accorciano e
degli orologi che rallentano diventa oltremodo complicata
e oscura quando si tratta di dinamica, cioè di metriche
spaziotemporali dipendenti dal tempo"
mentre
Kip Thorne, " Black Holes and Time Warps "
(W.W. Norton & C, New York 1994) Cap. 11
(" what is reality? " )
trova utili entrambi gli approcci.
Dopo aver detto (p. 400)
" Is spacetime really flat (...) or is it really curved?
To a physicist like me this is an uninteresting
question because it has no physical consequences.
Both viewpoints (...) give precisely the same predictions "
aggiunge a p. 402 - 403:
"" It is extremely useful in relativity research to have
both paradigms at one's fingertips. Some problems
are solved most easily and quickly using the curved
spacetime paradigm; others, using flat spacetime.
Black holes problems (for example the discovery
that a black hole has no hair) are most amenable to
curved spacetime techinques; gravitational - wave
problems (for example, computing the waves produced
when two neutron stars orbit each other) are most
amenable to flat spacetime techniques (...) We thus are
free to use the paradigm that best suits us in any given
situation. This freedom carries power "
Saluti,
Corrado

 Ti ringrazio       (anabeta)
Di niente; purtroppo non ho saputo dirti
gran che sul tema che ti premeva.
bye
Corrado

 ...
Dovro' decidermi a leggere quel libro, visto che Thorne dovrebbe
sapere di che cosa parla :)
 
------------------------------


 (W.W. Norton & C, New York 1994) Cap. 11
Se a qualcuno interessa, Kip Thorne ha messo in rete una versione
preliminare del suo ultimo libro:
http://www.pma.caltech.edu/Courses/ph136/yr2002/index.html
L' avevo un po' studiato un anno fa, e non sono sicuro che questa sia
la versione piu' aggiornata.
Alessandro

 Corrado
bye                (anabeta)


http://www.pma.caltech.edu/Courses/ph136/yr2002/index.html
interessante,grazie
Corrado
-- 
questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito 
http://www.newsland.it/news
 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

 sapere di che cosa parla :)
il libro dice che i due approcci sono non soltanto
entrambi utili,  ma addirittura equivalenti
" the flat spacetime paradigm's laws of physics can
be derived mathematically, from the curved space-
time paradigm's laws, and conversely. This means
that the two sets of laws are different  _mathematical
representations_   of the same physical phenomena,
in somewhat the same sense as 0.001 and 1/1000 are
different mathematical representations of the same
number." (p. 402).
Devo precisare che è un libro divulgativo e non
approfondisce il problema.
saluti,
Corrado

 tutto il resto in modo da simulare appunto l'effetto di curvatura.
Ma immaginarla come una teoria di campo non implica accettare l'ipotesi di
un qualcosa che si propaghi a velocità maggiore della luce e "trasmetta"
così l'interazione, laddove la prima ipotesi (quella di una vera e propria
"deformazione" dello spazio-tempo ad opera della massa) permette di aggirare
tale aspetto?
Come viene risposto in genere a tale osservazione?
Grazie.
E.L.


 
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Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

 luce e "trasmetta" così l'interazione,
Non vedo perche'.


 Non vedo perche'.
Mmh....provo a spiegarmi meglio e chiedo scusa in anticipo se dovessi dire
cose sbagliate (premetto che non sono un Fisico e che ho una conoscenza
dell'argomento solo di base, da buoni corsi di Fisica 1-2 a Ingegneria VO).
La mutua trasmissione di forze tra corpi che entrano in contatto tra loro
(si toccano) è una cosa tutto sommato facile da accettare, ampiamente
comprensibile anche all'intuizione comune (alla quale semmai risulta meno
evidente che le forze siano proprozionali alle accelerazioni, non alle
velocità, come invece se non erro aveva detto per esempio Aristotele).
Meno immediato farsi una ragione di come due corpi posti a distanza anche
grande tra loro e senza apparentemente nulla interposto riescano ad
esercitarsi forze mutuamente l'uno sull'altro (forze che pure esistono,
infatti vengono misurate).
Poniamo sia questo il caso della gravità.
Il "campo" è una costruzione matematica che descrive bene un buon numero di
fenomeni osservati e come tale ammettiamo "ci piaccia" e decidiamo di
mantenerla.
Ma all'atto pratico come si realizza, *cosa* permette materialmente
l'esercizio di forze tra corpi a distanza? Sbaglio se dico che era una
questione ben presente già all'attenzione dei fisici di fine ottocento?
Direi che piuttosto spontanea sorge la tentazione di verificare se non
esista qualcosa che i due corpi si trasmettono, una sorta di "mediatori"
delle forze suddette, mdiatori che magari sinora non eravamo stati in grado
di osservare solo perchè non avevamo gli strumenti adatti o non avevamo
fatto gli esperimenti giusti (e mi scuso di nuovo se dico un'inesattezza, mi
pareva d'aver orecchiato col nome di "gravitoni" si designerebbero
particelle che proprio tale fantomatico ruolo dovrebbero svolgere ).
Ora due corpi, poniamo il Sole e Giove, anche posti a grande distanza tra
loro, in presenza l'uno dell'altro generano *istantaneamente* - a quanto mi
risulta - una forza tra loro: ma quell'  *istantaneamente* non implica
allora una velocità di trasmissione di tali supposti mediatori anch'essa...
"istantanea" ? Quindi anche più alta di quella della luce che per quanto
elevata è pur sempre finita?
Ecco che la relatività vista piuttosto come *effettiva deformazione* di una
varietà 4-dimensionale permette di aggirare tutto ciò: più nessun mediatore
perchè semplicemente più nulla c'è da trasmettere, la "forza" di gravità
nient'altro che una diretta conseguenza della deformazione operata su una
varietà 4D dalla presenza di una massa: una proprietà intrinseca dello
spazio-tempo (la sua curvatura), la cui principale difficoltà a
immaginarsela in definitiva risiede solo nella difficoltà per l'intuizione
comune di visualizzare mentalmente uno mondo 4D.
Ricordo una semplice e divertente esemplificazione a Quark tanti anni fa col
simpatico Paco Lanciani: presero un grande panno elastico, lo misero in tiro
e vi poggiarono sopra un pallone medicinale, quelli che pesano qualche etto:
il pallone generò una deformazione del panno, nel caso specifico di forma
convessa.
Si vedeva molto bene come altre sfere molto più piccole lanciate sul panno
se entravano nella zona d'influenza del "buco" per effetto della curvatura
del buco stesso erano indotte a trasformare il loro moto rettilineo in un
moto circolare attorno al pallone più grande: in un certo senso i "pianeti"
si mettevano a "gravitare" attorno alla loro "stella".
Addirittura riuscirono a far vedere - un po' fortuitamente - come una biglia
sfiorando il buco e passando lungo le geodetiche di esso proseguiva il suo
moto rettilineo semplicemente cambiando la direzione: in pratica gli
esperimenti di Sobral e Principe del 1919! :-)
Ovviamente c'erano molte semplificazioni (per esempio la curvatura del buco
non sarà sicuramente stata quella esatta) ma secondo me rendeva bene l'idea:
in particolare mi piace notare come le biglie più piccole, per
quanto di dimensioni minori, anche loro avranno deformato il panno quindi in
quella rappresentazione, per quanto semplice, era compresa sia l'azione del
corpo più grande sul più piccolo che quello del più piccolo sul più grande.
Spero di aver chiarito il dubbio della mia precedente mail e al tempo stesso
non aver detto troppe cose sbagliate!
Grazie di nuovo.
Ered Luin

 esperimenti di Sobral e Principe del 1919! :-)
Anche a me č sempre stata simpatica questa esemplificazione, che non
vidi a Quark, bensě in un filmato di didattica scientifica al liceo,
parecchi anni fa.
Tuttavia so che ai "veri fisici" del ng quel modello non piace molto. Se
ne discusse qui parecchio tempo fa.
Ciao.
 
-- 
Roberto Rosoni
<roberto...@tisLOCKcali.it> (Remove the lock in your replies)
 
 
 

             
Prendendo al balzo questa frase m'interesserebbe sapere il 
Fabri-pensiero sui numerosi sperimenti per la rivelazione delle onde 
gravitazionali.
Weber le ha viste molti anni fa semplicemente confrontando a occhio dei 
grafici analogici su carta.  Da quella volta la sensibilità della 
strumentazione è cresciuta in modo impressionante, si sono introdotte 
nuove tecnologie, etc etc ma nessuno (che sappia io) è riuscito a vedere 
un segnale che possa essere attribuito ad onde gravitazionali e a 
confermare l'osservazione di Weber.
Sono passati 50 anni e ricercatori di fama mondiale continuano a 
lavorare su questi sperimenti che hanno solo ricadute tecnologiche che 
con la RG non hanno niente a che fare.
Forse uno potrebbe tirare qualche conclusione da tutto ciò: Snoopy (il 
famoso bracchetto che poi è un beagle) sicuramente lo farebbe.
:-)
Daniele Fua'
Uni. Milano-Bicocca

 Se ne discusse qui parecchio tempo fa.
L'hai detto :)
E per non ripetermi, ho deciso di fare uno strappo a una regola che mi
ero imposta: andate a guardare
ftp://osiris.df.unipi.it/pub/sagredo/varie/cap25.estratto.pdf


 
ftp://osiris.df.unipi.it/pub/sagredo/varie/cap25.estratto.pdf
L'avevo letto e mi ricordavo bene della prima obiezione, sull'assenza
del tempo, e soprattutto dell'ultima obiezione, e cioè che le masse
agiscono sul telo per peso, quindi usando la forza che invece dovrebbero
spiegare.
Però c'è un però. Ovviamente non sulle tue obiezioni al modello, che
sono evidenti (*dopo* che le hai spiegate - sigh).
Quello che, concedimi, ti critico, è che ragioni troppo da fisico.
Aspetta però ancora un attimo a premere "reply" per insultarmi.
Tu "vedi" quel modello prendendone "tutte" le caratteristiche della
meccanica che lo costituisce e lo descrive e cerchi quindi una completa
analogia dello spaziotempo della RG. In questi termini le tue ragioni di
demolizione sono incontrovertibili.
Ma prova a metterti nei panni di un non-fisico (un'operazione che
sospetto per te quasi impossibile). Sebbene il concetto delle azioni a
distanza sia piene di conseguenze tutt'altro che banali, è anche vero
che esse sono qualcosa di cui si ha esperienza "facile". Basta aver
giocato da bambini con un paio di calamite, per accettarle come un fatto
reale. Quando poi ti viene spiegato, a livello medio o liceale, che
anche le masse fanno la stessa cosa, anche se per ragioni differenti,
tanto perplesso non rimani. Di solito, la prima domanda che ci si pone
più che altro è: "perché non c'è repulsione come per i poli omologhi dei
magneti?".
Poi si studia qualcosina di più e si scopre che quella che sembrava una
forza dovuta ad una "azione distanza" è in realtà una deformazione dello
spaziotempo circostante una massa. E che quelle forze "a distanza" non
esistono: una massa, nelle vicinanze di un'altra, viaggia "dritta" in
uno spazio(tempo) curvo.
Appena te la raccontano la prima reazione è: "scusi professore(ssa), ma
smetta di correggere-grappa i caffè che assume prima di pranzo". Poi
arriva il deprecato telo che, con tutti i suoi limiti ti illustra quello
che accade: cavolo! è vero! se la pallina che corre sul telo (e mi viene
detto che sarebbe più giusto immaginarla "nel" telo) percorre una curva,
è perché sta andando dritta sul telo curvato! *Comincio* a capire. O
forse no, dirai tu, ma ammetterai che così ho fatto un passo oltre le
azioni a distanza newtoniane.
Dubito che concorderai con una sola parola di quanto ho scritto, ma
ritenevo giusto farti vedere la faccenda sotto un altro aspetto.
Ciao!


 famoso bracchetto che poi č un beagle) sicuramente lo farebbe. :-)
Che cosa concluderebbe Snoopy? Che le o.g. non esistono?
Secondo me sbaglierebbe.
Esiste infatti un'evidenza indiretta ma secondo me del tutto
convincente, che ha fruttato il Nobel a Hulse e Taylor nel '93 (se
ricordo bene l'anno).
Mi riferisco alla variazione del periodo orbitale di sistemi binari di
stelle di neutroni.
La rivelazione diretta e' un'altra cosa, e l'impegno e' giustificato
tra l'altro dal fatto che frutterebbe un altro Nobel certo ;-)
Che non siano state viste finora non mi meraviglia molto: i sistemi
alla Weber hanno sensibilita' insufficiente, e soprattutto hanno
sensibilita' solo a frequenze troppo alte.
I sistemi interferometrici sono in funzione da pochissimo (LIGO) o
debbono ancora entrare in funzione (VIRGO).
Chi vivra' vedra'...


 ritenevo giusto farti vedere la faccenda sotto un altro aspetto.
Ho gia' detto che ti ringrazio, e lo ripeto. Anche perche' non mi
capita spesso che qualcuno cerchi di controbattere alle mie posizioni
(ormai qui ben note).
Puo' capitare (mi capita spesso) che la gente creda che io sia cosi'
rigido che non valga la pena di "farmi ragionare" :)
Ma non e' cosi'. Ho scritto piu' volte che una delle ragioni per cui
frequento i NG e' proprio per cogliere i modi di pensare che a me non
riescono naturali, i nodi concettuali piu' frequenti e piu' duri da
sciogliere.
Quella cosa che ora hai letto, forse non sarebbe nata senza questa
esperienza.
Tuttavia non trovo motivo di modificare le mie idee di fondo.
Anche perche' sono convinto (e sono molti anni che ci lavoro) che
_esistono_ alternative.



Ne approfitto per discutere un'altra obiezione al "telo e palla" che pero' č
piu tecnica e di minor importanza. Piu' la palla pesa e piu' il telo si
deforma, ma in realtą la curvatura non mi sembra aumenti concordemente.
Figlia di questa visualizzazione č l'immagine divulgativa del buco nero come
reticolo con un picco al centro, che mi sembra piuttosto sbagliata.
Cosa ne pensate?
ciao,
unit

 Secondo me sbaglierebbe.
Penso anche io che Snoopy non sarebbe cosi' avventato.  In fondo lui e' 
un filosofo, non un fisico.
Pero', forse suggerirebbe che c'e' qualche vizio di fondo nell'approccio 
sperimentale su cui bisognerebbe fermarsi a pensare invece di inseguire 
un nobel.  Qualche cosa del tipo: ma e' giusto costruire sistemi cosi 
sensibili? Metti che ci troviamo immersi in un mare di cosi' tanti 
gravitoni che tutti gli strumenti costruiti da Weber in poi sono 
saturati...  O forse qualche altra stupidaggine del genere che: vacci a 
pensare!
:-)
Comunque, grazie per avermi risposto e sono d'accordo con te: chi vivra' 
vedra'.
Daniele Fua'
Uni. Milano-Bicocca

unit ha scritto:
 > Ne approfitto per discutere un'altra obiezione al "telo e palla" che
 > pero' è piu tecnica e di minor importanza. Piu' la palla pesa e piu'
 > il telo si deforma, ma in realtà la curvatura non mi sembra aumenti
 > concordemente. Figlia di questa visualizzazione è l'immagine
 > divulgativa del buco nero come reticolo con un picco al centro, che mi
 > sembra piuttosto sbagliata.
 >
 > Cosa ne pensate?
Ne penso che proporre quello come modello intuitivo di un buco nero e'
il massimo dell'insensatezza.
Anzi direi di piu':` mi sento di affermare che chi propone un modello
del genere non ha capito niente.
(Speriamo che adesso qualcuno non mi esibisca un libro di qualche
"grande" dove c'e' una figura del genere...)


 "grande" dove c'e' una figura del genere...)
So che sara'  una pugnalata alle spalle :-)
ma cosa e' la figura all' inizio del capitolo 12 di J.A.Wheeler 
"Gravita'  e spazio-tempo" (mi riferisco all' edizione italiana della 
Zanichelli?
Ovviamente, c'e' scritto che si tratta di una "rappresentazione 
artistica". E, ancora piu' importante, viene dopo 11 capitoli di ottima 
fisica. Poi il reticolo non e' asintoticamente piatto...
Ma insomma, io non sarei tanto iconoclasta. Una cosa e' una spiegazione 
in aula (una lezione) e una cosa e' la divulgazione.
Hanno finalita' diverse e destinatari diversi e non vedo niente di male 
nel cercare di far passare concetti complessi mediante la forma  di un 
"mito" corredato di illustrazioni ingenue, a patto, ovviamente, di 
essere moto chiari sul fatto che di "mito" si tratta.
Giorgio

 di essere moto chiari sul fatto che di "mito" si tratta.
Lo so, ne abbiamo gia' discusso, e forse non vale la pena di
ripetersi.
Lasciami dire solo questo: io non credo che ci si possa salvare la
cosienza avvertendo che si tratta di un "mito", quando il destinatario
non ha nessun altro strumento concettuale al di la' del mito.
Il poverino vedra' la figura, l'avvertimento gli entrera' da un
orecchio per uscire subito dall'altro, mentre la figura gli restera'
impressa.
Guarda per es. quanto e' difficile far accettare che l'espansione
dell'Universo non implica affatto che esso abbia un centro...
Hai voglia a dirlo: l'Universo resta sempre una palla che si espande
in uno spazio vuoto, cominciando da un puntolino...
