Unificando le forze

Nel 1864, James Clerk Maxwell interpretò l'elettricismo e il magnetismo come due manifestazioni di un'unica forza elettromagnetica. Come risultato immediato, egli predisse l'esistenza delle onde elettromagnetiche e mostrò che la luce è un'onda elettromagnetica.

Un centinaio d'anni dopo, Sheldon Glashow, Abdus Salam e Steven Weinberg scoprirono indipendentemente che le forze elettromagnetiche potevano essere descritte all'interno della stessa teoria che descriveva la forza debole. In questo modo essi legarono i fenomeni relativi alla radioattività e alla fusione termonucleare nelle stelle con i più comuni effetti dell'elettricità e del magnetismo.

La cosiddetta teoria elettrodebole di Glashow, Salam e Weinberg prevedeva che ci fosse un mediatore neutro della forza debole (Z⁰) oltre che altri due carichi (W⁺ e W^-) e che Z⁰ dovesse generare reazioni prima mai viste. Le prime di queste interazioni a corrente debole neutra forono viste nella camera a bolle Gargamelle del CERN nel 1973.

Dieci anni dopo, gli esperimenti UA1 e UA2 al CERNhano dimostrato l'esistenza sia del mediatore Z⁰ che dei W. Carlo Rubbia e Simon van der Meer del CERN nel 1984 vinsero il premio Nobel per la fisica, l'uno per la scoperta di queste particelle e l'altro per lo sviluppo del "raffreddamento stocastico", il metodo che rese possibile questa scoperta.

La teoria elettrodebole oggi costituisce la parte centrale della descrizione delle forze nel Modello Standard. La forza forte, nel frattempo, è descritta da una teoria simile dal punto di vista matematico, nella quale otto diversi gluoni fanno da mediatori delle interazioni tra quark. Questa teoria è chiamata quantocromodinamica.

Il successo avuto nell'unificare la forza elettromagnetica con la forza debole ha condotto i fisici a cercare la possibilità di includere anche la forza forte in un unico schema (le teorie di grande unificazione) e persino a contemplare la possibilità di includere la gravità, unificando così tutte le forze presenti in natura in un'unica "super forza". Ad ogni modo, molto lavoro sia sperimentale che teorico è ancora necessario prima di poter raggiungere questo scopo.