La tastiera del computer, i vostri occhi, l’aria che respiriamo, la mia scrivania, il vostro schermo, il nostro corpo, Johnny Depp e le nebulose. Milioni di consistenze e forme diverse della materia dovute alla combinazione di sole tre particelle: protoni, neutroni ed elettroni. Quanto a ottimizzazione dei materiali, la Natura non la batte nessuno! Ma se la materia che cade sotto i nostri sensi ha così tante forme, qual è quella di base, quella per esempio del protone?(continua)
La tastiera del computer, i vostri occhi, l’aria che respiriamo, la mia scrivania, il vostro schermo, il nostro corpo, Johnny Depp e le nebulose. Milioni di consistenze e forme diverse della materia dovute alla combinazione di sole tre particelle: protoni, neutroni ed elettroni. Quanto a ottimizzazione dei materiali, la Natura non la batte nessuno! Ma se la materia che cade sotto i nostri sensi ha così tante forme, qual è quella di base, quella per esempio del protone?
Le leggi della fisica quantistica ci impediscono di osservare direttamente le singole particelle però tramite alcuni esperimenti si può dedurre la loro forma. È un po’ come essere chiusi in una stanza buia: possiamo avvicinarci alle pareti e tastarle, scoprendo magari che le pareti sono lisce e a un certo punto formano un angolo e se lasciamo un riferimento (magari una scarpa) in un punto e poi la ritroviamo, possiamo contare gli angoli e dedurre la forma della stanza. Non sarà una valutazione precisa ma sarà un buon “modello” di realtà. Ma torniamo al protone. Ha senso immaginarlo come una sfera: la sua carica elettrica è distribuita in modo uniforme su di essa, il diametro è di circa 10 alla meno 15 metri. E non è rigido come un pallone da calcio.
Il protone infatti è composto da altre particelle, chiamate quark. Più precisamente è formato da 2 quark up e 1 quark down (up e down sono nomi scelti dai fisici che nulla hanno a che fare con le caratteristiche di queste particelle: potevano anche chiamarsi Paperino e Pluto, per dire).
Ecco allora che la sua rotondità cambia a seconda dei movimenti dei quark, proprio come la rotondità della pancia di una donna incinta cambia a seconda dei movimenti del bimbo che contiene.
I quark si muovono a velocità diverse. Se sono rapidissimi (possono sfiorare la velocità della luce, quasi 300.000 km/sec), il protone assume al forma di un’arachide. Se i quark sono velocissimi ma il loro movimento di spin (una caratteristica che alcuni testi associano al movimento di rotazione di una trottola ma non è esatto) è opposto a quello del protone, allora quest’ultimo assume le sembianze di una ciambella. E se i quark non sono particolarmente veloci, ecco la forma tonda di una classica palla.
Il pioniere di questi studi è il fisico Gerald Alan Miller, dell’Università di Washington. Lo scienziato ha calcolato il valore degli angoli ai quali i protoni colpiscono gli elettroni durante gli scontri che avvengono all’interno di un acceleratore di particelle. Poi ha incrociato i dati ottenuti da un esperimento condotto al Thomas Jefferson Accelerator Facility, i cui risultati furono pubblicati agli inizi degli anni Duemila
Sapete qual è l’oggetto naturale più sferico che più sferico non si può? Il Sole. È una palla di gas incandescente e la velocità di rotazione all’equatore è di 7189 km/h: come mai è perfettamente tondo e non appare invece leggermente schiacciato ai poli? I fisici dell’University of Hawaii, che hanno raccolto ed esaminato i dati di 50 anni di ricerche sulle caratteristiche solari, ancora non hanno una risposta.
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