|
Chi tiene incollato l'Universo? di Antonello Spinelli |
|
I problemi di Cauchy |
|
Probabilmente molti di voi si saranno chiesti quali sono i meccanismi che "tengono incollato" quello che ci circonda a partire da pianeti, stelle, fino ai minuscoli quark che costituiscono i nucleoni. La comprensione delle forze, che fanno sì che il mondo sia, quello che sia è stato il cavallo di battaglia dei fisici a partire da Newton fino ai giorni nostri (tra parentesi la storiella della mela che cadendo in testa a newton gli fece intuire l'esistenza della forza gravitazionale è appunto una storiella come tante). Il motivo di fondo di tutto questo tempo di studio (che non è ancora concluso) è legato al fatto che non è facile immaginare e capire come mai due oggetti distinti, ad esempio il sole e la terra, si "sentono" l'un l'altro e tantomeno dare una descrizione quantitativa in forma di teoria scientifica di questo fenomeno. In questo articolo cercherò di dare una visione complessiva delle varie interazioni. Un consiglio per i pochi che a questo punto non avessero già voltato pagina: non spaventatevi se non capite qualcosa, i fisici hanno impiegato più di trecento anni per capire e probabilmente non hanno capito poi molto. Iniziamo col fare un elenco delle tanto famigerate quattro interazioni fondamentali:
Queste interazioni, pur agendo in modo diverso, hanno in comune i meccanismi di base responsabili dello scambio di forze. L'idea di interazione oggi comunemente accettata si basa infatti sullo scambio di una famiglia di particelle dette Bosoni. Possiamo immaginare il Bosone come il messaggero dell'interazione in questione, ovvero colui che permette ai due (o più) Fermioni (materia) di sentire l'uno la presenza dell'altro. Questi Bosoni, pur appartenendo alla stessa famiglia, sono fisicamente diversi ed è nella loro diversità che dobbiamo ritrovare e spiegare le differenze tra le varie interazio |
|
ni. Gettate le idee di base sui meccanismi generali, entriamo ora più nel dettaglio e per mettervi a vostro agio inizierò col descrivere la prima interazione, quella gravitazionale. Questa interazione è probabilmente quella più conosciuta e forse più sperimentata dal senso comune, visto che l'uomo la sente continuamente. Tanto per capirci, sto parlando di quella forza che ci tiene incollati a terra, che è responsabile della caduta degli oggetti al suolo, e che tanto ci fa faticare quando andiamo in montagna. Il Bosone responsabile (ipotizzato teoricamente ma non osservato sperimentalmente) di questa interazione è il Gravitone, una particella scarica senza massa. Esso fa sì che due oggetti dotati di massa si attraggano; queste sue proprietà unite ad altre caratteristiche rendono l'interazione gravitazionale molto importante per corpi macroscopici quali appunto uomini, macchine, asteroidi, pianeti anche su scale astronomiche, ma allo stesso tempo la rendono praticamente ininfluente per oggetti microscopici quali atomi, elettroni, protoni ecc. Per gli oggetti microscopici sono infatti importanti le altre tre forze. Tra le tre quella storicamente più importante è l'interazione elettromagnetica che si origina tra due particelle elettricamente cariche quali ad esempio protoni ed elettroni. Il Bosone responsabile in questo caso è il fotone che diversamente dal Gravitone è ben studiato. Addirittura tutti noi possiamo vedere i fotoni osservando la luce del sole, di una lampada, ecc, anche se in questo caso non vediamo il singolo fotone, bensì una moltitudine di essi. L'interazione elettromagnetica consente l'esistenza degli atomi e la formazione delle molecole, oggetti microscopici che formano gli oggetti macroscopici a noi tanto familiari. Senza l'interazione elettromagnetica non potrebbero quindi esistere i materiali che costituiscono il nostro mondo. Le ultime due interazioni sono quelle storicamente più recenti. Lo studio dell'interazione debole può essere infatti ricondotto a Enrico Fermi, il quale per |
|
primo propose una teoria per il decadimento b, ovvero quel fenomeno che si verifica quando elementi radioattivi decadono emettendo elettroni e positroni. L'interazione responsabile di questo decadimento è appunto la forza debole e le sue particelle messaggero sono la W± e Z0, scoperte al CERN dal nostro Carlo Rubbia. Non mi addentrerò ulteriormente nei meccanismi del decadimento b; aggiungo solamente che è grazie alla "debolezza" di questa interazione che il sole brucia molto lentamente, infatti le reazioni nucleari deboli sono il "collo di bottiglia" di tutto il ciclo di reazioni di fusione nucleare che avvengono nella nostra stella. L'ultimo tipo di interazione è l'interazione nucleare forte: essa consente ai nuclei degli atomi di esistere ed è il residuo della forza che si esercita tra i quark, ovvero i costituenti fondamentali dei nucleoni (protoni e neutroni), i quali a loro volta formano il nucleo. Le particelle responsabili di questa forza sono i Gluoni i quali hanno massa nulla ma sono "carichi" fortemente nel senso che trasportano la carica dell'interazione forte. Con l'interazione forte concludo questa breve introduzione alle interazioni fondamentali, sicuramente sarò stato in alcuni punti poco chiaro e alquanto superficiale. Purtroppo questo è il prezzo da pagare quando si vuole condensare trecento anni di Fisica in due pagine (formato B5). Non era comunque mia intenzione propinare una descrizione approfondita bensì quello di dimostrare come fa il mondo e tutto quello che contiene a restare incollato. Ci sarò riuscito? |
