Con opportuni strumenti un poema diventa scienza

La differenza sostanziale che c’è tra l’atomismo di Democrito e quello di Newton è che quest’ultimo contiene una precisa descrizione della forza che agisce tra le particelle materiali: si tratta di una forza che dipende solo dalle masse e dalla reciproca distanza tra le particelle.

A fare la differenza tra una teoria apparentemente bizzarra che ci fa storcere il naso e una teoria apparentemente bizzarra che ci fa storcere il naso ma che risulta essere universalmente accettata, è una rigorosa trattazione matematica a favore di quest’ultima o in ogni caso un sufficiente numero di esperimenti e verifiche con opportune strumentazioni. Molte volte le opportune strumentazioni arrivano a distanza di secoli dalle prime intuizioni.

Lucrezio, nel suo poema scientifico De Rerum Natura, espone in versi latini il sistema filosofico di Epicuro, il maestro greco vissuto due secoli prima di lui e sostenitore della fisica atomistica di Democrito e Leucippo.

Leggiamo come Lucrezio descrive la materia nei versi che vanno dal 346 al 367 del primo libro, nella traduzione curata da Vizioli:

“Benché molte cose a toccarle, ci sembrino solide, osservandole bene vi scopriremo del vuoto. L’acqua attraversa la pietra ed impregna la grotta e le sue gocce, cadendo, gemono come in un pianto; il cibo di cui ci nutriamo si sparge nel corpo, gli alberi crescono e il frutto matura sui rami perché la linfa vi giunge montando dal basso fino alle cime più alte e si diffonde dovunque. La voce penetra il muro, la udiamo dentro la casa negli angoli più riparati, il freddo arriva alle ossa. Questo non accadrebbe se il vuoto non consentisse una serie di spazi nei quali potersi insinuare. Perché fra due oggetti di eguale grandezza uno può avere un peso maggiore dell’altro? Se in una matassa di lana ci fosse la stessa materia che in una sbarra di piombo, il peso sarebbe lo stesso perché la materia preme egualmente sul basso mentre il vuoto non pesa, per sua precisa natura”.

Leggiamo adesso le parole di sorpresa e stupore di Rutherford dopo aver bombardato con particelle α una lamina d’oro:

“Fu il fatto più incredibile che mi sia mai capitato nella vita. Altrettanto incredibile che, se aveste sparato un proiettile da 15 pollici su un foglio di carta e questo fosse tornato indietro a colpirvi…”.

Rutherford nel laboratorio di Manchester aveva a lungo studiato i fenomeni di radioattività e aveva analizzato la diffusione di particelle α incidenti su lamine d’oro. Le particelle α riuscivano a passare quasi tutte, oltre il 99%, indisturbate attraverso la lamina; la restante percentuale veniva più o meno deviata, a volte anche di angoli considerevoli. Qualcuna, addirittura, veniva riflessa sul suo stesso cammino.

La grande meraviglia scaturì dal fatto che era naturale aspettarsi che le particelle α passassero tutte o fossero respinte tutte alla stessa maniera. Stiamo dicendo insomma, che particelle con una massa di circa 7500 volte maggiore di quella di un elettrone, passavano indisturbate attraverso la lamella e perciò non incontravano ostacolo nelle masse dei singoli atomi d’oro. La conclusione cui si pervenne fu che un modello atomico coerente con i risultati ottenuti da Rutherford poteva essere rappresentato soltanto da una concentrazione della massa atomica in una regione ristretta, detta nucleo. Poiché in condizioni normali la materia è impenetrabile, si dovette tuttavia ritenere che gli elettroni occupassero la periferia atomica vorticando intorno al nucleo come fanno i pianeti intorno al Sole.

Benché il modello di Rutherford si dimostrò successivamente insufficiente, aveva permesso di superare l’ipotesi di modello di Thomson il quale aveva immaginato l’atomo come un panettone compatto e omogeneo in cui gli elettroni si trovano disseminati al suo interno come acini di uvetta e, per quanto possa apparire bizzarro e farci storcere il naso, il vuoto è una caratteristica fondamentale della materia.

Domenico Signorelli  

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