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Le cose semplici

Il 23 febbraio, nella nostra scuola, c'é stato un convegno al quale ha partecipato il professor Marco Maggiora, docente di Fisica dell’Universitá di Torino.

Il prof. Maggiora è specializzato in Fisica delle particelle elementari, e questo mi da occasione di spiegare un po’ a tutti cosa significano queste strane parole.

L’affascinante viaggio dell’uomo che si chiede di cosa sia fatta la materia inizia con Democrito, filosofo greco del IV secolo avanti Cristo, il quale indica che gli atomi (atomo è una parola greca che significa indivisibile) e il vuoto sono la base esplicativa dell’Universo. Passano poi molti anni in cui gli studiosi e gli scienziati si concentrano sulla spiegazione dei fenomeni naturali che osservano come il moto degli oggetti e dei pianeti (meccanica), le interazioni e i movimenti delle cariche elettriche (elettromagnetismo) e il calore e l’energia (termodinamica). È il chimico inglese John Dalton che nel 1803 formula la prima ipotesi atomica fondata su dati fisici e non sull’intuzione filosofica.

I secoli XIX e XX sono stati un susseguirsi di grandi scoperte della fisica che è arrivata a costruire oggetti che vedono e manipolano gli atomi (in figura un’immagine presa con STM, scanning tunneling microscope, in cui si vede un cerchio composto da atomi di ferro su una superficie di rame).



Forse tra i percorsi piú avvincenti della scienza moderna è la corsa a scoprire come fosse fatto l’atomo al suo interno, una volta che attraverso varie osservazioni (come il moto browniano) gli scienziati si convincono che esiste davvero. Prima viene scoperto l’elettrone (Joseph John Thomson, 1897), poi il nucleo (Rutherford, 1911), poi vengono differenziati all’interno del nucleo i protoni dai neutroni (James Chadwick, 1932).

Quindi l’atomo non è indivisibile ma bensí composto da tutte queste particelle!

E quando si studiano a fondo anche queste particelle ci rendiamo conto che alcune di loro non sono indivisibili come si potrebbe immaginare: infatti nel 1953, un gruppo di fisici americani scopre che in realtá i protoni e i neutroni sono composti da particelle ancora piú piccole chiamate quark: questi quark sono oggetti molto piccoli e non sono mai stati osservati da soli, sempre legati ad altri. E proprio dallo studio di questi piccoli mattoni della materia, è nata la Fisica delle Particelle Elementari, ovvero la fisica che studia i piú piccoli pezzettini della materia.

La cosa che piú mi sorprende di questa parte della fisica è che negli anni gli studiosi hanno trovato sempre piú particelle, di diverse masse, tipi e vita (molte particelle escono dalle reazioni che avvengono negli acceleratori di particelle e muoiono in pochi nanosecondi) e sono riusciti a organizzare tutta questa varietá attraverso un modello che si chiama MODELLO STANDARD. Esso definisce tutte quelle particelle indivisibili (perlomeno fino alle osservazioni attuali) che unendosi in vari modi danno tutte le particelle osservate. Inoltre fanno parte di tale modello anche i “bosoni” ovvero i portatori delle forze fondamentali tra le particelle. Ad esempio un protone è formato da 3 quark e questi rimangono “attaccati” perché si scambiano continuamente un’altra particella che si chiama gluone (sì proprio dall’inglese glue=colla). Nell’immagine c’è una “visione” della cosa:




Nel modello standard sono stati inseriti anche altri oggetti misteriosi chiamati neutrini (scoperti nel 1956), il fotone (qualcuno ne avrá giá sentito parlare) e il famoso bosone di Higgs (noto anche come “particella di Dio”).



Ho tralasciato le antiparticelle, la nuova frontiera della teoria delle stringhe (string theory....) e molte altre cose ... cosí prenoto lo spazio nel giornalino per la prossima volta!

In sintesi...cosa possiamo dire delle particelle elementari? Sono le cose piú piccole al mondo cioé le piú semplici!!


Maria Laura Lucci


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