Vediamo insieme di cosa si parla quando si nominano le “particelle”.
Uno fra gli argomenti maggiormente gettonati sui media e sui social in questi ultimi anni è la Fisica delle Particelle. Si tratta di quella teoria scientifica che ha rivoluzionato il modo di intendere e “comprendere” l’universo, a partire dai più comuni oggetti che sono attorno a noi.
Chi segue gli sviluppi delle ricerche in questo campo è rimasto sorpreso dall’apprendere che la concezione dell’universo a cui ci aveva abituato a credere la Fisica tradizionale, in pratica non esiste. Chi si è fermato a spiegarsi la forza di gravità come illustrata da Newton, vive in errore.
La realtà, secondo quanto la comprendiamo alla luce delle nuove scoperte, indica una gravità composta non solo da una forza elettromagnetica, ma anche di quella che viene definita “forza nucleare”, la quale a sua volta può essere forte oppure debole. La forza di attrazione è quindi molto diversa da come l’abbiamo sempre concepita.
Già Einstein agli albori del secolo scorso aveva ipotizzato un’attrazione determinata da una curvatura della “ragnatela” spazio-tempo.
Protagoniste di questa nuova concezione sono le “particelle”, ovvero i “mattoncini sub-atomici. Si tratta di quei piccoli corpi, invisibili a occhio nudo e anche al microscopio, che compongono il nucleo dell’atomo.
Il modello atomico standard
Se in passato l’atomo era ritenuto la più piccola frazione di materia, da cui il suo nome (dal greco átomos = indivisibile), oggi sappiamo che non è così. E non è neppure composto semplicemente da un nucleo e gli elettroni che gli girano attorno. Il nucleo infatti può essere anch’esso scomposto nei suoi “nucleoni”, ovvero le particelle che compongono il nucleo.
I nucleoni sono di due tipi: protoni (che hanno carica elettrica positiva) e neutroni (che come suggerisce il nome non hanno carica elettrica). E fin qui ci siamo, anche con la Fisica tradizionale.
Addentrandoci però ancora più a fondo nell’infinitesimamente piccolo, ci accorgiamo che sia protoni che neutroni sono composti da altre particelle, che sono le stesse, ma con “dosaggi” e caratteristiche diverse. Scandagliando i nucleoni possiamo scorgere un “mare” formato da una grande quantità di quark e gluoni. Sono le particelle più piccole di cui attualmente abbiamo la conoscenza.
I quark sono particelle fondamentali. I gluoni sono invece particelle che interagiscono continuamente tra loro tramite la “forza nucleare forte”. Un po’ come il fotone è mediatore della forza elettromagnetica.
Ma c’è di più!
I quark presenti nel “mare” di gluoni sono solo 3 in qualsiasi nucleo di ogni atomo. È quindi la prevalenza di quark a segno elettrico positivo a determinare la carica del nucleo, che a sua volta compensa quella degli elettroni che gli orbitano attorno.
Nel nuovo (si fa per dire…) “standard atomico”, va infine precisato che l’elettrone non orbita su un piano regolare (come ad esempio i pianeti attorno al Sole), ma è quasi impossibile determinarne la posizione.
Una particolarità che gli scienziati sono obbligati a prendere per buona, pur non spiegandosene i motivi, è che l’unità di misura della carica elettrica pari a 1, equivale a 1,6 Coulomb elevato alla 19.a potenza. Questa carica NON È MAI FRAZIONARIA. Infatti non si è ancora trovato in natura alcunché abbia una carica che non sia 0 oppure 1 o un suo multiplo.
Il nucleo di un atomo può essere instabile a seconda del numero di protoni o neutroni che possiede. Quando questi sono troppi o troppo pochi, provvede il nucleo stesso a compensare in quella che è definita “radioattività spontanea”.
Quando i neutroni sono “liberi” decadono in circa 15′ e possono dar vita a un protone, un elettrone o un neutrino, a seconda di ciò che “serve”. Il protone invece può decadere dando vita a un neutrone, un positrone (anti-materia dell’elettrone), o un neutrino.
Questo schema è alla base più elementare della Fisica quantistica, e occorre averlo ben presente, insieme ad altre nozioni molto più complicate, prima di spingersi a discutere sull’argomento.