Alla base di tutto
Uno dei miei chiodi fissi è sempre stato quello di capire di cosa è fatta la particella più piccola a livello subatomico. In pratica, se prendiamo un atomo e continuiamo a dividerlo nei suoi componenti sempre più piccoli, la logica vuole che a un certo punto troveremo una particella non divisibile. Se davvero è così, di cosa è composta questa particella? Di nulla? E come facciamo a quantificare il nulla?
Chi è Antonino Zichichi
Una risposta (purtroppo non definitiva) ce la dà Antonino Zichichi, un fisico italiano. Anche se non condivido alcuni suoi punti di vista di carattere “filosofico”, Zichichi ha una mente senz’altro geniale e lo dimostrano le onorificenze ricevute: nel 2001, per esempio, ha ricevuto la medaglia d’oro ai benemeriti della cultura e dell’arte, un premio previsto dalla Repubblica Italiana e dato a chi si è distinto in particolari campi della cultura. A lui è stato dedicato addirittura un asteroide, che prende appunto il nome di 3951 Zichichi. Ma basta guardarlo intervenire nelle trasmissioni televisive per capire che ha un cervello frenetico, attivo, e pronto a rispondere alle domande fatte anche dai “comuni mortali” che di scienza se ne intende poco.
Nel suo libro Perché io credo in Colui che ha fatto il mondo, Zichichi cerca di spiegare perché sia convinto che scienza e fede vadano a braccetto, nonostante i luoghi comuni affermino il contrario. Secondo lo scienziato, esistono lati della scienza che non possono essere spiegati se non chiedendolo a «Colui che ha fatto il mondo» in persona.
Non sono qui per disquisire sui suoi ragionamenti: non è il tema dell’articolo. Quello che ci interessa è uno degli esempi che riporta.
Dividere oltre il possibile
Noi tutti sappiamo che la materia (quella di cui è formato un qualsiasi oggetto, che sia un sasso o un corpo umano) è formata da atomi e che questi atomi possono essere a loro volta divisi in particelle più piccole. Naturalmente questa divisione la si può fare solo con strumenti di laboratorio. Il protone – spiega Zichichi – è uno dei componenti dell’atomo.
Se lo dividiamo, dentro ci troveremo 3 quark tenuti uniti da un’enorme quantità di gluoni. Questo è un dato assodato, dimostrato in laboratorio. Sappiamo inoltre che i quark possono essere di sei tipi a cui si è dato il nome di up, down, strange, charm, beauty, top. I dati teorici (usciti da un esperimento al laboratorio SLAC) dimostrano anche che basterebbe far scontrare due protoni per fare in modo che i quark si stacchino tra loro.
Indivisibile
Ed ecco sorgere il problema. Zichichi e il suo team, grazie all’ISR (l’acceleratore di particelle del CERN), sono riusciti a far scontrare fisicamente i due protoni, ma contro ogni aspettativa questi non si sono separati nei loro quark. L’energia usata per far collidere i due protoni era enorme: l’esperimento non poteva fallire.
In poche parole, abbiamo due dati esattamente contrapposti, che gli scienziati non mettono minimamente in dubbio:
– il primo, allo SLAC, afferma che i protoni si devono separare in quark se li si scontra tra loro;
– il secondo, al CERN, afferma che una forza incredibile tiene i quark uniti tra loro, per cui non abbiamo mezzi per dividere un protone.
Forza non-abeliana
La risposta si è avuta tempo dopo e si chiama forza non-abeliana. Non mi addentro troppo nella descrizione, chi è curioso può cercare maggiori informazioni sul web, qua mi limito a citare i dettagli che ci servono. Le particelle (es: atomi) sono unite tra loro grazie alla Forza Elettromagnetica, una delle quattro forze principali che governano l’universo conosciuto. La Forza Elettromagnetica si dice di natura abeliana e fa meno “presa” a mano a mano che le particelle di allontano tra loro. Quindi se “tiriamo” due atomi, prima o poi si staccano.
Le forze che tengono uniti i quark, però, funzionano al contrario. Più i quark si allontano tra loro e più la forza diventa potente. Anzi, quando due quark si allontanano fino a un milionesimo di milionesimo di mm, la forza di attrazione tra loro diventa quasi infinita. Ecco perché, per quanta energia usiamo per “tirarli”, i quark non si staccano; ed ecco perché sono chiamate forze non-abeliane.
Naturalmente sembra assurdo. Come fa una forza del genere a esistere tra i quark, quando al “livello superiore” esiste una forza esattamente contraria? Zichichi prende queste prove come un chiaro esempio che «Colui che ha fatto il mondo» ha creato un sistema a noi incomprensibile per spiegare l’ultimo tassello dell’esistenza. Zichichi è uno scienziato, e come ogni scienziato che si rispetti deve basare le sue idee sugli esperimenti. Se un esperimento è valido e può ripetersi, allora è esatto.
Conclusione
È un concetto che condivido anch’io, ma non sono d’accordo sulle conclusioni. Il fatto che non si sia capito come “strappare” due quark tra loro non significa che non sia possibile farlo. In futuro, a distanza di anni o decenni, la scienza potrebbe riuscire dove la nostra logica attuale non arriva. È successo per moltissime teorie passate. La nostra mente attuale potrebbe semplicemente non essere abbastanza formata per arrivare a capirlo.
Quale sia la risposta, purtroppo al momento non abbiamo modo di trovarla. Rimane quindi la domanda iniziale: Di cosa è fatta l’ultima particella? Di nulla? E come facciamo a quantificare il nulla?
Questo passaggio attraverso il tempo, pone alla nostra ragione argomenti sempre più complessi che evidenziano la straordinarietà e l’appartenenza ad un universo a dir poco fantastico. La conoscenza sempre maggiore della scienza è di primaria importanza ed ha un immenso valore per l’umanità. Con profonda stima ringrazio tutti gli uomini e le donne di scienza. Ogni giorno, un quadro sempre più esauriente e aggiornato con le ultime scoperte nei vari campi della ricerca scientifica, contribuisce a una maggiore comprensione della nostra esistenza. Quindi non esistono stelle o galassie più degne di una idea, come ad esempio quella di dividere un protone. La promettente considerazione di queste conoscenze, in definitiva, e che il culmine di tutto ciò che esiste è l’uomo, e un valore autentico non è tanto la scienza in se, quanto il pensiero che la produce. L’idea del nulla sembra invece voler togliere una grandezza ineffabile alle cose che ci circondano, allo stesso pensiero, infine irriguardoso verso Colui che ha pensato il quark.
Senz’altro esiste qualcosa di più profondo nella natura del quark che ancora non siamo riusciti a comprendere.
Che sia una questione di scienza o di religione, si tratta di un vero e proprio miracolo di natura che, a mio avviso, l’uomo non riuscirà mai a decifrare fino in fondo.
I preoni, le particelle che dovrebbero comporre i quark e i leptoni, quasi sicuramente esistono davvero, solo che la forza che li unisce potrebbe essere potente quanto una vera e propria saldatura…
Cosa intendi quando scrivi che l’ultima particella è fatta di nulla? Il tuo quesito è provocatorio o intendi che ci possa essere il nulla nelle particelle? Se così fosse tutto il resto sarebbe nulla, in pratica nulla esisterebbe, perchè dal nulla non si sviluppa nulla.
Stavo aspettando che qualcuno tirasse in campo un dubbio del genere, che tra l’altro è la chiave dell’articolo 🙂
La mia domanda non è proprio una provocazione, ma (come hai sottilineato) un invito a ragionare che ci deve essere per forza un “qualcosa” legato alle leggi fisiche a dare inizio alla creazione: per formare una particella legata a specifiche leggi fisiche, significa che alla base è intervenuto un evento legato alle leggi fisiche. Quando si va a creare qualcosa, come una particella, si deve partire da un elemento che sia in grado di fornire le informazioni necessarie per creare quel qualcosa.
Di recente ho letto «L’Universo dal nulla» di Lawrence M. Krauss, che ha cercato di dare una spiegazione su come possa essere nato l’universo e, in generale, come possano nascere le particelle dall’apparente “vuoto-assenza” che dovrebbe esistere al di fuori dell’universo. Qua sarebbe complicato da spiegare in breve, ma in linea di massima arriva alla conclusione che non esiste un vero nulla. In quello che chiamiamo «nulla» – perché non abbiamo una definizione migliore – in realtà esiste una fonte di energia (con leggi fisiche) assopita capace di generare le particelle elementari.
Da quel che leggo concordiamo entrambi che tutto nasce dal “tutto” e non dal “nulla”, e quel tutto potrebbe essere la “particella di Dio” , il bosone di Higgs. Il tuo spunto al ragionamento quindi verte sull’energia da cui originano le particelle elementari e non sulle fattezze delle particelle stesse. O sbaglio? (cit. da tuo articolo :”Se davvero è così, di cosa è composta questa particella? Di nulla?”) .Come era scritto sembrava che dessi alla particella ultima le fattezze del nulla.Ora il quesito che io ti pongo è il seguente: la particella ultima è materia o energia, o entrambe come espresso dalla legge fisica E=mc2? Lo pongo a te questo quesito vista la tua cultura che spazia tra scienza, religione ecc…
Proprio l’equazione che hai portato a esempio (E=mc^2) spiega che energia e massa sono la stessa cosa – più di preciso una massa può essere convertita in energia, e viceversa. Scavando a fondo si scopre quindi che tutto è energia, soltanto presente in forma diversa.
Se disgregassimo la materia di tutto l’universo, fino alla sua ultima particella, per quanto ne sappiamo non resterebbe nient’altro che energia. A quel punto dobbiamo iniziare a chiederci cosa sia l’energia (ed è qui che per adesso ci areniamo e, suppongo, è dove resteremo arenati ancora per decenni).
Il «nulla» in fisica non lo si deve intendere nel senso filosofico o religioso, cioè non è un’assenza vera e propria. Per la fisica non ha nemmeno senso parlare di “nulla”: c’è sempre un qualcosa là fuori, perché l’assenza non può creare un qualcosa.
Tra l’altro, lo studio della meccanica quantistica comincia a gettare un po’ di luce sulla faccenda, anche se siamo solo all’inizio.
Evito di tirare in gioco la religione e il principio antropico, perché sono questioni da cui è difficile trovare una via d’uscita 😀
Questo è un articolo interessante dove ci si pongono domande interessanti. Domande che anch’io mi sono posto spesso. Una di queste è: cosa è l’energia. Non sono un esperto e per questo la domanda la feci a qualcuno del mestiere esperto di fisica. La domanda era: “Se la materia è energia, l’energia che cosa è”. E la risposta fu questa: “Semplicemente la capacità di eseguire un lavoro, che in termini fisici equivale alla possibilità di applicare una certa forza alla materia per un certo tempo.
Se si vuole discutere di Fisica, dalla Fisica bisogna partire e la Fisica bisogna conoscere, altrimenti sono solo fanfaluche.”
Ci rimasi molto male. Ma la domanda era, che cosa è l’energia, non cosa posso farci con l’energia. Quindi la domanda era lecita e ne trovo conferma in questo blog. Così come è lecito chiedersi di cosa sia fatta l’ultima delle particelle, o cosa sia il bosone di Higgs, ecc. Per ogni cosa che salta fuori dalla “matrioska” c’è sempre un chiedersi “cosa è”. L’unica cosa che sappiamo con certezza cosa sia, è il nulla. Il nulla è il nulla, punto. Ora c’è chi dice che il nulla è diverso dal vuoto.Il vuoto è un ribollire di particelle virtuali che si annichiliscono a vicenda. E le particelle virtuali da dove soltanto fuori? Cosa sono? Il vuoto è energia. Siamo tornati al punto di partenza. Una mia personale opinione è che non ci sia una sostanziale differenza tra il vuoto e il nulla. Quindi credo che alla domanda cosa è il vuoto, si possa rispondere così come con il nulla, il vuoto è il vuoto, punto. Però questo vuoto viene chiamato anche spazio-tempo e sappiamo che ha una particolare proprietà, quella di “dilatarsi” e da lì a dire che una “quantità o vastità” enorme di spazio-tempo, possa “autoplasmarsi” in radiazioni elettromagnetiche o energia o particelle elementari, ci vuole poco, ma è questa la “chiave di volta”! Quindi si..tutto ciò che esiste, anche secondo me, potrebbe venire dal nulla. Il come però, rimarrà un mistero.
Ogni branca di sapere – scientifico, umanistico, religioso – ha le sue definizioni che spesso valgono all’interno di quel settore e sono diverse quando prendiamo un settore diverso. Il vuoto nella fisica, per esempio, è ben diverso dal vuoto nella dottrina buddista (il «sūnya»).
Il fisico con cui hai parlato ha ragione se lo guardiamo dal suo punto di vista professionale, nel senso che nelle scienze fisiche l’energia ha una definizione ben precisa e si può quantificare. Ma se ho capito bene a te interessa una risposta più “basilare”, che possa essere valida per tutte le discipline: in altre parole come possa esistere l’energia, da cosa è mossa e da dove nasca all’origine.
Qua si entra in un terreno spinoso, perché come hai detto anche tu è un serpente che si morde la coda. Non esiste nessun settore che possa dare una risposta precisa, al massimo si può entrare nel campo della fede o dell’interpretazione.
In ogni caso è preferibile una mente aperta alle domande come la tua, rispetto a una mente chiusa nel suo settore, soprattutto quando riguarda questi temi poco comprensibili. Restando sempre fossilizzati su un’idea non si può fare nessun progresso, il brainstorming è alla base delle scoperte più importanti 🙂
Ciao a tutti
Immagino che il commento/risposta in questione accennato sopra sia il mio. Forse mi sono spiegato male; se con la mia risposta ho dato l’impressione di voler in un certo senso liquidare una questione così delicata e affascinante come l’energia, non era mia intenzione e mi dispiace. Provo a spiegarmi meglio: l’energia possiamo immaginarla essere una sorta di “carburante” pressoché infinito che alimenta le quattro forze fondamentali della natura. Non esisterebbe Forza alcuna senza l’energia; non esisterebbe neanche la materia, dato che quest’ultima altro non è che una forma estremamente concentrata di energia. L’intero cosmo così come lo conosciamo poggia sull’energia. Secondo la teoria delle Stringhe la Struttura Spaziotempo (ciò che noi erroneamente intendiamo “vuoto”), sarebbe costituita da piccole “cordicelle” vibranti, molto piccole, del diametro di 1,6*10^-33cm (lunghezza di Planck). Ovvero, la trama insita della Struttura ST stessa sarebbe costituita proprio da questi piccoli “anelli” aperti o chiusi (ad ogni frequenza di vibrazione corrisponderebbe una particella). Se si potesse quindi zoomare sulla materia o anche sul “vuoto”, non potremmo farlo all’infinito, ma arriveremmo ad una fine oltre il quale è impossibile andare; le stringhe appunto. Che fossero “loro” la fonte e la vera identità/volto dell’energia e di tutta la materia conosciuta? Se questa teoria un giorno venisse confermata, la risposta è si.
ciao a tutti