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Fisica – Un particolare tiro al bersaglio

Esperimenti e ipotesi per spiegare la struttura della componente elementare di tutto ciò che esiste: l’atomo

Come una volta affermò un grande scienziato, se tutta la scienza dovesse essere ridotta a un’unica frase sarebbe questa: tutte le cose sono fatte di atomi. Non solo gli oggetti solidi che tocchiamo e vediamo ma anche l’aria che respiriamo è composta di atomi. Essendo straordinariamente duraturi, gli atomi hanno una vita lunghissima, anche se non restano nello stesso posto. Prima di combinarsi a formare una parte di voi, ad esempio, un atomo è sicuramente passato attraverso stelle e milioni di altri organismi. Il nostro corpo contiene un numero davvero elevato di atomi che vengono riciclati dopo la morte. E’ altamente probabile che qualche miliardo potrebbe provenire da Dante o Genghis Khan e che alla nostra morte seguirà un altro destino, diventando parte di un albero o di un altro essere umano. 

L’esperimento di Rutherford

Una caratteristica degli atomi è che sono veramente minuscoli e la loro esistenza è stata dimostrata da Einstein solo all’inizio del Novecento. Sebbene l’articolo del grande scienziato attirò poca attenzione, aprì la strada a studi ed esperimenti futuri che stravolsero molte delle conoscenze consolidate fino a quel momento. Il primo vero eroe dell’era atomica fu lo scienziato neozelandese Ernest Rutherford. Grazie a una borsa di studio, lavorò al Cavendish Laboratory dell’università di Cambridge, uno dei laboratori di fisica più importanti del mondo. 

In quel tempo ancora non si sapeva come gli atomi riuscissero a stare insieme e che forma avessero. Molti sostenevano che un atomo somigliasse a un dolce con l’uva passa: un grande oggetto carico positivamente con al suo interno, dispersi, elettroni di carica negativa. Nel 1910 Rutherford sparò su una sottile lamina d’oro delle particelle alfa (nuclei di elio). Alcune particelle attraversavano la lamina in linea dritta, altre venivano curvate, e con sua grande sorpresa si accorse che una frazione di esse rimbalzavano all’indietro. Fu come se avesse sparato un proiettile su un foglio di carta e quello gli fosse rimbalzato in grembo. Rutherford comprese così che l’atomo era formato per lo più da spazio vuoto con un nucleo molto denso al centro.

Tante ipotesi per comprenderne la struttura

Ogni atomo è composto da tre tipi di particelle elementari protoni con carica negativa, neutroni che non hanno carica e elettroni con carica negativa. L’immagine dell’atomo che quasi tutti abbiamo in mente, quella di uno o due elettroni che ruotano intorno a un nucleo come i pianeti intorni al sole, è completamente sbagliata. Nel 1910 e per molti anni ancora questo non si sapeva ancora. Alla fine l’atomo risultò molto diverso dall’immagine che molti se ne erano fatti. Ogni ipotesi formulata ha aperto la strada alla comprensione di una struttura così piccola ma così fondamentale come l’atomo. L’elettrone, in realtà, non orbita intorno al nucleo come un pianeta ma piuttosto come una nuvola o come le pale di un ventilatore riempiendo tutto lo spazio presente nell’orbita simultaneamente. Ma questa è un’altra parte della storia. 

Sconosciuto, pubblicato nel 1939 in Rutherford: being the life and letters of the Rt. Hon. Lord Rutherford, O. M. Ernest Rutherford at McGill, 1905

© IL QUOTIDIANO ONLINE 2021 RIPRODUZIONE RISERVATA

di Marianna Fusco

Una mente scientifica e un'anima letteraria, affascinata da qualsiasi cosa abbia una storia da raccontare. Curerà la rubrica “Reticoli di Idee”

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