Un altro passo della teoria quantistica verso la relatività

Tutta la materia di cui è composto l'universo ha una struttura certa e prevedibile, grazie agli elettroni che ruotano attorno ai loro nuclei atomici in una serie di gusci concentrici, i livelli atomici. Un principio fondamentale che regola queste strutture, il  Principio di Esclusione di Pauli, afferma che due elettroni non possono occupare lo stesso livello atomico (o stato quantico) nello stesso momento: semplificando, se entrambi si trovano ad occupare la stessa orbita, devono necessariamente avere spin opposti (lo spin è assimilabile ad una rotazione sul proprio asse). Fisici della Syracuse University hanno invece sviluppato un nuovo modello teorico per spiegare come può essere violato il principio di Pauli e come, in alcune condizioni piuttosto rare, lo stesso stato quantico può essere occupato da più di un elettrone.Il loro modello può aiutare a comprendere il comportamento della materia nei pressi dei buchi neri e contribuire alla stesura di una teoria della gravità quantistica.Le transizioni degli elettroni da uno stato quantico ad un altro che violano il principio di esclusione sfidano i fondamenti della fisica; per questo motivo c'è un forte interesse verso questo tipo di studi. 
Il modo ordinato con cui gli elettroni riempiono i livelli atomici fornisce stabilità e struttura alla materia, come pure detta le proprietà degli elementi nella tavola periodica. Alla base di questa stabilità c'è la capacità di individuare la posizione degli oggetti (elettroni, protoni e neutroni) in maniera quasi esatta nello spazio e nel tempo. Il nuovo modello, che si applica negli ambiti dove la gravità quantistica diventa significativa, rompe questa rappresentazione continua dello spazio-tempo, influenzando profondamente la simmetria rotazionale degli atomi e determinando le transizioni elettroniche che violano il principio di Pauli."Il Principio di Pauli non viene rispettato nel modello che abbiamo costruito", spiega Balachandran, uno degli scienziati che ha partecipato alla stesura della teoria."Abbiamo poi usato delle evidenze sperimentali già note per mettere dei limiti nell'ambito in cui possono avvenire queste particolari transizioni".In accordo con il modello, le violazioni del principio di Pauli dovrebbero teoricamente verificarsi in natura in un arco di tempo più lungo dell'attuale età dell'universo. Sebbene questo effetto sia piccolo, gli scienziati stanno usando degli strumenti ad alta precisione per cercare di osservarlo. Se sarà confermato modificherà profondamente i fondamenti delle attuali teorie fisiche fondamentali."Inoltre, in un mondo in cui si verificassero queste violazioni, anche la chimica e la biologia subirebbero profonde modifiche" aggiunge Padmanabhan, co-autore della teoria insieme anche a Anosh Joseph. Il fatto che il Principio di Pauli può essere violato può anche aiutare a comprendere il comportamento della materia nel bordo di un buco nero. Continua Joseph: "Sebbene non conosciamo ancora cosa accade alla materia all'interno di un buco nero, il nostro modello può dare indicazioni su come la materia si comporta a livello di collasso atomico sotto l'influenza del campo gravitazionale dei buchi neri".