I campi inflatone e dilatone

In cosmologia sento spesso parlare dei campi inflatone e dilatone. Cosa sono esattamente? Nuove forze o una combinazione delle quattro forze fondamentali?
Davide Provasi
31 maggio 2004
La necessità di spiegare l'osservata omogeneità dell'Universo su larga scala ha portato alla nascita delle cosiddette"Teorie di inflazione" proposte per la prima volta da Alan Guth nel 1981. Esse prevedono un periodo, che si pensa sia durato da 10−35 a 10−34 secondi dopo il Big Bang, in cui l'espansione dell'Universo era di tipo esponenziale (fase inflattiva). In questo tipo di teorie l'energia necessaria a questa espansione viene fornita da un campo scalare. La particella associata a questo campo prende il nome di inflatone.

La ricerca di una teoria quantistica della gravità unificata con le altre tre interazioni (elettromagnetica, debole e forte) ha portato alla nascita di teorie con extra-dimensioni spaziali rispetto alle tre a cui siamo abituati. Siccome queste dimensioni extra non sono state ancora osservate si pensa che esse debbano essere compatte e molto piccole, dell'ordine della lunghezza di Planck (circa 10-33 cm).

La prima di queste teorie è stata la "Teoria di Kaluza-Klein" che prevede uno spaziotempo a cinque dimensioni. Il campo scalare associato con la quinta dimensione (quella extra) prese il nome di dilatone. Anche nelle moderne "Teorie di stringa" il dilatone è legato al campo gravitazionale (è la "traccia" del gravitone, il campo scalare che trasmette la forza di gravità) anche se bisogna ricordare che ci sono teorie con extra dimensioni, come la M-theory in 11 dimensioni, che non prevedono l'esistenza del dilatone.
Inflatone e dilatone quindi sono particelle scalari previste da determinate teorie ma non descrivono nuove forze o combinazioni delle quattro forze fondamentali.

Luigi Rosa Dipartimento di Fisica, Università di Napoli

© Copyright SISSA - Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati - Trieste (Italy) - 2001-2011