Conversazioni con Maya: Frank Wilczek

Maya Ajmera, presidente e amministratore delegato della Society for Science ed editore esecutivo di Science News, ha parlato con Frank Wilczek, fisico teorico, autore e premio Nobel. Wilczek ha dato contributi fondamentali alla fisica fondamentale delle particelle, alla cosmologia e alla fisica dei materiali. Il suo attuale focus di ricerca comprende assioni, anioni e cristalli temporali, che sono concetti di fisica a cui ha dato un nome e che è stato il pioniere. Wilczek è un alunno del Science Talent Search (STS) del 1967, un concorso di proprietà e prodotto dalla Society for Science. Fa parte del consiglio onorario della Società.

È stata una vera esperienza per me. Raramente avevo lasciato il mio piccolo quartiere nel Queens, N.Y. Quindi viaggiare a Washington, DC, è stata una vera spedizione; Non ero mai stato su un aereo prima. Ho avuto l'opportunità di incontrare Glenn Seaborg - un vero vincitore del Premio Nobel, vivo e pulsante - e ho incontrato studenti provenienti da tutto il paese. L'esperienza è stata molto positiva. Il regalo più importante che ho ricevuto da STS è stata la fiducia.

Mi è venuto naturale, quindi non posso rivendicare troppo merito. Sono sempre stato molto interessato alle grandi cose, alle astrazioni e agli enigmi. Ho anche ricevuto molto incoraggiamento a scuola e sono cresciuto durante la Guerra Fredda, quando a livello nazionale c’era un focus sull’istruzione STEM. Gli scienziati erano l’avanguardia nel proteggere la nostra nazione da una grande minaccia.

Il ricordo della Seconda Guerra Mondiale e della bomba atomica era molto fresco nella mente degli adulti intorno a me. Anche se non avevo una conoscenza diretta di queste cose, avevamo esercitazioni antiaeree e grandi paure per la guerra nucleare. Nel frattempo si svolgeva la corsa allo spazio. La scienza era nell'aria ed era molto emozionante. Anche i miei genitori mi hanno incoraggiato in ogni fase del percorso.

La libertà asintotica, che ho scoperto con David J. Gross negli anni '70, è meglio compresa nel contesto di ciò che ha realizzato per la fisica: è stata la chiave per arrivare alla teoria fondamentale di quella che viene chiamata forza forte, che è la forza responsabile per tenere insieme i nuclei atomici.

Utilizzando strumenti ed elaborazioni di immagini molto sofisticati, gli scienziati sono stati in grado di dare un'occhiata all'interno dei protoni e hanno scoperto che i protoni hanno una struttura interna con particelle più piccole al loro interno. Queste particelle non esistono come oggetti indipendenti perché sono legate in sistemi come i protoni. All'interno dei protoni interagiscono molto, molto poco. Questa si chiama libertà asintotica: quando si avvicinano molto, interagiscono molto debolmente. Prima del nostro lavoro, una teoria come questa era ritenuta impossibile.

Abbiamo proposto una teoria fondamentale delle interazioni forti che ora è conosciuta come cromodinamica quantistica. Questa scoperta fondamentale di quello strano comportamento (libertà asintotica) e della teoria dell'interazione forte fu una pietra miliare molto importante nella fisica fondamentale ed è una parte centrale di quello che oggi viene chiamato modello standard, che ha avuto un enorme successo e sopravvive fino ad oggi. indenne dopo diversi decenni di test rigorosi.

Gli scienziati mantengono il modello standard a standard molto elevati perché è una specie di ultima parola di Dio su come funziona il mondo. Queste sono le equazioni fondamentali che sono alla base dell'astrofisica, della chimica, della biologia e di tutte le forme di ingegneria. Quando mantieni la teoria a uno standard così elevato, scopri che c'è un fastidioso difetto nelle equazioni. Una particolare interazione non corrisponde a quanto previsto, il che crea un puzzle. La comunità teorica accetta ampiamente che si debba aggiungere qualche simmetria extra alla teoria. Ciò ci porta all’idea che dovrebbe esistere un nuovo tipo di particella, che nel 1978 chiamai assione, dal nome di un detersivo per bucato, perché risolve un problema. E pensavo che l'assione suonasse come se dovesse essere una particella.

Una sorpresa avvenuta qualche anno dopo è che la particella corrispondeva al profilo di quella che gli astronomi chiamano materia oscura, che ha una densità circa sei volte superiore a quella della materia ordinaria. È una sorprendente coincidenza, e al momento ci sono esperimenti difficili ma pieni di speranza che coinvolgono fisici di tutto il mondo cercando di verificare che la materia oscura sia composta da assioni.

Congratulazioni per aver vinto il Premio Templeton 2022, che onora coloro che sfruttano il potere delle scienze per esplorare le domande più profonde sull'universo e sul posto e lo scopo dell'umanità al suo interno. Cosa significa per te questo riconoscimento nel tuo lavoro?

Significa molto per me perché, mentre continuo a lavorare su questioni fondamentali della fisica e sulle applicazioni della fisica, sono anche tornato alle domande che in molti modi mi motivavano all'inizio. Non ne abbiamo discusso, ma c'è un'altra cosa che ha alimentato la mia carriera scientifica: quando ero adolescente, sono cresciuto nella Chiesa cattolica romana. L'ho preso molto sul serio e ho avuto l'idea che l'universo avesse uno scopo. Ma poi, quando ho imparato di più sulla scienza e sui dogmi della chiesa, ho scoperto che erano molto difficili da conciliare.

Per molti anni ho messo da parte le questioni relative al significato e allo scopo. Negli ultimi anni, man mano che la mia comprensione del mondo fisico stava maturando, ho sentito la chiamata a tornare su alcune di quelle domande. Ho iniziato a esplorarlo nei miei scritti. Sono stato davvero commosso e toccato dal fatto che la Templeton Foundation abbia riconosciuto che questi sforzi sono utili e meritevoli di essere sostenuti. Se penso al Premio Templeton, è una specie di analogo del Science Talent Search, che mi ha fatto sentire come se fossi nella grande lega della scienza. Ora, con questo premio mi sento come se fossi nella grande lega della saggezza.

Il mio processo si è evoluto nel corso degli anni. Devo molto ai miei insegnanti delle scuole superiori che ci facevano scrivere saggi con molta regolarità. In effetti, ripensandoci, scrivere al liceo non era così diverso dallo scrivere i miei articoli.

Mia moglie, Betsy Devine, è stata molto influente nel convincermi a scrivere per il pubblico. Abbiamo scritto insieme. Il nostro primo libro è stato Voglia di armonie.

Lancia un'ampia rete e trova ciò che ami. Non cadere in qualcosa e resta fedele ad essa perché è quello che stava facendo il tuo relatore di tesi, o questo è ciò che ti attraeva quando avevi 6 anni. Dai al mondo la possibilità di parlarti e presta attenzione a ciò che ti sta dicendo. Valuta ciò che sembra promettente rispetto alla probabilità di ottenere una risposta e all'importanza del problema. Questo tipo di giudizio migliora con l’esperienza.

Il libro significativo più recente che ho letto è stato A Brief History of Equality di Thomas Piketty. Quando ero bambino, un libro che ha avuto un’enorme influenza su di me è stato La storia della filosofia occidentale di Bertrand Russell.

Ciò che mi ha letteralmente tenuto sveglio la notte di recente è stato pensare ai pericoli della guerra nucleare. Più studi le dinamiche di come le guerre nucleari potrebbero iniziare in piccolo e poi crescere, e cosa accadrebbe se ci fosse uno scambio nucleare significativo, beh, diventa semplicemente spaventoso e terrificante.

Quindi, il cambiamento climatico si sta insinuando su di noi. Il problema è che si muove lentamente e ha un’enorme inerzia. Esistono tecnologie chiave che possono aiutare e stanno diventando più economiche. Ma la politica di transizione è complicata perché ci sono persone che possiedono un’enorme ricchezza sotto forma di combustibili fossili, che potrebbe essere significativamente svalutata se passassimo all’energia pulita. Quindi c'è un'enorme resistenza a fare la cosa giusta e anche questo è un grosso problema.