17 10 2017

Questo post ha contenuti fisicamente espliciti. Oltretutto può contenere tracce di “(**) Mah, non è proprio così” e di “(*) Con un paio di semplici formule si capirebbe molto meglio…”.
– Per di più, il seguente post è solo la mia interpretazione di alcuni fenomeni (idee formulate inizialemnte non da me) . Potrebbe non rispecchiare il pensiero di tante altre persone o essere solo un artificio che la mente usa per spiegarsi fenomeni che noi possiamo osservare ed interpretare solo tramite i nostri sensi “da umani” ed essere molto diversi in realtà. Ma questa è filosofia, e qui non volgiamo parlare di filosofia. Vogliamo parlare solo di cose misurabili. –

Come avevo promesso vi parlerò un po’ di fisica, senza tirare in ballo la Matematica (che ora è al lavoro), cercando di spiegare un po’ cosa sto facendo. Intanto vorrei dare un’idea generale delle dimensioni e delle distinzioni presenti in fisica.

Come ci hanno insegnato le nostre professoresse/professori di scienze la materia non è così liscia e continua come può sembrare “a polpastrello”. Infatti noi siamo fatti di cellule(*), che a loro volta contengono/sono-costituite da proteine complesse e molecole più semplici. Le molecole sono composte da atomi legati fra loro e gli atomi stessi possono essere visti(*) come un nucleo circondato da elettroni.
Se vogliamo scendere ancora più in profondità, i nuclei sono composti da Nucleoni (Neutroni e Protoni) ed ogni nucleone è composto da quarks e gluoni.
Forse anche i quark sono, a loro volta composti da particelle più piccole, ma, se questo è vero, non siamo mai riusciti a trovare un modo per rompere un quark per vedere quali sono i suoi costituenti.

In questa breve descrizione della materia già si vede un aspetto fantastico e magico della fisica:
il mondo è composto da “mattoncini” ed ogni mattonino è composto da “mattoncini” più piccoli. Ogni mattonino è un mondo a se stante, ma possiamo dimenticarci l’esistenza di mattoncini più piccoli quando studiamo come i più grandi si incastrano fra loro.
ESEMPIO: Immaginiamo di avere dei mattoncini Lego che si sono spezzati per qualsivoglia ragione. Prendiamo la colla Potente e aggiustiamoli per bene, ora, con i nostri lego aggiustati, costruiamo la nave dei pirati.
Nella nave, tutti i lego sono uguali, serve circa la stessa forza per spingere un Lego nella sua posizione e serve altrettanta forza (circa) per rimuovere ogni pezzo.
Ormai ci siamo dimenticati che fino a 5 minuti fa i lego erano tutti rotti e li abbiamo dovuti incollare: la colla è molto forte e attaccare o staccare un Lego alla nave non rischia di scollare il pezzo.
Ovviamente possiamo prendere un Lego ed un martello e ci accorgeremmo subito di quelle piccole giunture, punti di debolezza, dove abbiamo applicato la super colla, ma quando costruiamo la nave ce ne siamo dimenticati. Se applichiamo forza si spezza prima la nave che i legami collosi. (per questo possiamo dire che il legame tipico fra mattoncini è molto più debole di quello dato dalla colla, sono due scale di forze molto diverse).

Così è la fisica: ci dimentichiamo(**) che un atomo ha un nucleo se facciamo chimica, e la biologia sicuramente non è interessata se i quark sono un collage di particelle più piccole. Questa cosa è bellissima perché permette alla gente di concentrarsi solo su una dimensione particolare (un tipo di mattoncino) e di non dover descrivere il funzionamento di questi partendo dai loro più piccoli costituenti. Infatti gli scienziati si sono divisi in categorie a seconda della forza (energia) con cui le cose che studiano sono legate:

(queste sono solo alcune)
…
Fisica delle basse temperature
Biologia
Chimica
Fisica nucleare <–| Io lavoro qui
<–| Fisica delle particelle
…

Il seguente sito è carino per darsi un’idea di quante scale di lunghezza esistano:
http://htwins.net/scale/

Ma ora facciamo un passetto avanti:
Quando abbiamo incollato i nostri lego abbiamo cominciato a notare che sulla cima di ogni mattoncino ci sono dei cilindretti, magari abbiamo anche notato che sono della stessa dimensione dei fori SOTTO il nostro mattoncino, e, forse, abbiamo collegato il fatto che i cilindretti si attaccavano ai fori e che i mattoncini, forse, potevano essere impilati incastrandosi. Se lo abbiamo fatto ci siamo resi conto che quei semplici frammenti di plastica rotti coon forme così strane e caotiche, una volta rincollati, avrebbero creato qualcosa più complesso, uno scafo, un albero, un pirata con l’uncino ed addirittura un cannone che spara veramente! Già osservando i pezzi più piccoli avevamo un’idea di come sarebbe potuto essere un’ipotetica “nave dei pirati” Lego. Questo può essere fatto anche in fisica, se sai come funzionano i quark, (forse), puoi sapere come funziona un nucleo e così via fino a spiegarti perché la colla appiccica e le mentine pizzicano la lingua. Ovviamente l’approccio è poco pratico vista la quantità di quark in una mentina, ma è sicuramente un modo per capire come le cose funzionano, e per una volta capire un poco il “perché” funzionano così.

Quello che sto facendo io è cercare di capire proprio questo: come capire la fisica dei nuclei (degli atomi) partendo dall’interazione dei quark.
Se siete confusi, non preoccupatevi, lo siamo tutti, se qualcuno lo avesse già fatto con successo(**) non sarebbe più ricerca interessante.
Per fortuna i nostri amici Matematici cercano di darci delle idee su come questa cosa potrebbe essere formulata ( Effective Theories ) ma da qui a capire cosa vogliono dirci ed applicarlo al nostro caso specifico è tutta un’altra storia.

(le immagini NON sono mie e per qualche ragione si sono incollate al link e non riesco a rimuoverle…)