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Dai quark ai cristalli

Dieci anni dalla morte di Giuliano Preparata: intervista a Maurizio Consoli

Indaco Biazzo, Roberto Garra

Dipartimento di Fisica della Sapienza di Roma

Maurizio Consoli è stato professore associato di Istituzioni di Fisica Teorica presso l'Università di Catania dal 1985 al 1991, direttore della sezione INFN di Catania dal 1995 al 2001 e attualmente è dirigente di ricerca presso la stessa sezione.

Quando è iniziata la collaborazione con Giuliano Preparata? In che modo vi siete conosciuti?

Ci siamo conosciuti nel 1984, quando io ero fellow nella Divisione Teorica del CERN. Preparata venne per un breve periodo e rimase colpito dalle tecniche variazionali che stavo utilizzando per descrivere lo stato fondamentale delle teorie scalari. Mi propose quindi di applicarle al caso delle teorie di Yang-Mills. Gli feci presente che la richiesta di gauge-invarianza rendeva tutto molto più complicato ma, riflettendo, capimmo che si poteva implementare il vincolo di Gauss in un modo approssimato in analogia ad altri schemi (limited Fock space approximations).

Cosa ricorda del periodo di collaborazione al CERN?

Il calcolo fatto con Preparata, i cui risultati essenziali sono pubblicati su Physics Letters, rappresenta di gran lunga il conto più complesso che io abbia mai fatto nella mia vita (e ne ho fatti alcuni realmente difficili). A questo si deve aggiungere che Giuliano sembrava preoccupato dalla fretta di concludere al più presto. Questo mi trasmise un certo nervosismo che non giovò poi alla nostra collaborazione.

In che modo il lavoro che avete svolto insieme si inquadra nel programma di Preparata di critica della QCD perturbativa e della libertà asintotica?

Credo che il nostro lavoro abbia rappresentato per lui un cambiamento di prospettiva. L'idea che la differenza di energia tra vuoto fisico e vuoto perturbativo potesse non scalare con la funzione beta perturbativa gli diede un argomento molto forte per dedurre l'inconsistenza dell'usuale interpretazione con il confinamento, visto come conseguenza dello stato di vuoto vero.

Al vostro articolo rispose su Nuclear Physics B il gruppo teorico di Maiani. Preparata considerò quella una risposta polemica e sprezzante da inquadrare nel convenzionalismo contro cui si scagliò durante tutta la sua carriera. Qual è il suo ricordo su questa vicenda?

La risposta del gruppo di Roma (Maiani, Martinelli, Rossi e Testa) era basata sulle proprietà di rinormalizzabilità perturbativa del funzionale generatore. La validità di questo argomento dipende dall'assumere che le divergenze ultraviolette siano indipendenti dallo stato di vuoto. Giacché la teoria perturbativa è sempre la soluzione di un problema di minimo (locale), questo non è vero se la differenza di energia tra vuoto fisico e vuoto perturbativo non scala con la funzione beta perturbativa. Per esempio, divergenze non-leading possono diventare leading se ci sono effetti 1/g (nel nostro caso il modo instabile). Un caso simile è stato descritto da Branchina e Polonyi in un lavoro su Nuclear Physics B sui modelli sigma non lineari in due dimensioni. Anch'essi sono asintoticamente liberi in teoria delle perturbazioni, ma possono esibire configurazioni non banali la cui energia diventa infinitamente profonda se si assume lo scaling perturbativo. Queste configurazioni diventano quindi un modello variazionale per il vuoto vero e non possono in nessun modo essere approssimati con il vuoto perturbativo, qualunque sia l'energia del processo.

Qual è l'eredità del lavoro che avete svolto insieme?

Penso che il nostro lavoro indichi tuttora un aspetto fondamentale su cui non si è fatta chiarezza, se cioè, in teorie di Yang Mills, il limite g --> 0 commuti o meno con il limite di volume infinito. Di solito si pensa che la soluzione di questo problema consiste nella generazione di un mass-gap. Però nessuno ha mai mostrato che questo mass-gap è controllabile dalla teoria perturbativa standard (con gauge fixing e determinante di Fadeev-Popov). In questo senso il nostro quesito non ha ancora risposta. Va detto che Patrascioiu e Seiler hanno segnalato un problema analogo nei modelli sigma non lineari in due dimensioni. In quel caso, hanno fatto vedere come, per quanto g possa essere piccolo, esiste sempre un volume abbastanza grande per cui il risultato perturbativo non è più asintotico al risultato vero. Fisicamente questo è dovuto alla presenza di configurazioni (super-instantons) che diventano degeneri con il vuoto perturbativo e che richiedono riarrangiamenti non banali della teoria perturbativa.

Preparata stesso si definisce nella sua autobiografia scientifica uno scienziato eretico, polemista e controcorrente. Qual è il suo ricordo su di lui?

Sicuramente Preparata fu uno scienziato controcorrente. Questa sua caratteristica lo rese scomodo e col tempo gli procurò non pochi problemi. Gli fece anche vivere stati di forte contrasto personale che, credo, abbiano anche potuto nuocere alla sua salute. In ogni caso questa era la sua natura, quella di un uomo di straordinaria energia con il quale non era sempre facile convivere.

Preparata ha attraversato in quasi quarant'anni di attività scientifica fasi importanti della storia della fisica recente, dalla fondazione del Modello Standard alla vicenda della fusione fredda. Qual è, secondo lei, il contributo più importante che Preparata ha dato nel corso della sua attività?

Giuliano Preparata fu un fisico di grandissimo valore che ha dato contributi fondamentali alla fisica delle particelle negli anni in cui si gettavano le basi per l'attuale Modello Standard (vedi le sue analisi dei processi profondamente inelastici e dell'algebra delle correnti sul cono luce). Rispetto ad altri suoi colleghi aveva un'intuizione rapidissima e un fiuto straordinario che, con gli anni, gli permisero di occuparsi di problemi in ambiti molto differenti (materia condensata, fisica nucleare, chimica, biologia, ...). In questi settori, sempre in modo non banale, riusciva a cogliere aspetti fondamentali tuttora irrisolti. Il valore di alcun di questi suoi ultimi contributi va ancora capito e potrebbe, alla fine, risultare il più importante della sua vita.

Grazie.

Bibliografia

  1. Consoli M., Preparata G., On the stability of the perturbative ground state in non-abelian Yang-Mills theories. In Physical Review B, vol. 154(411) (1985)