VIAGGIO AL CENTRO DEL TUTTO
L’INFINITAMENTE PICCOLO

(Claudio Travaglia)

Viaggio al centro del tutto รจ un viaggio immaginario nellโ€™immensamente piccolo si ispira al capolavoro: โ€œViaggio al centro della terraโ€ di Jules Verne ed allโ€™affascinante teoria del tutto (TOE) che, spaziando dallโ€™immensamente piccolo allโ€™immensamente grande, cerca di dare delle risposte sui meccanismi che governano lโ€™intero universo. Scenderemo a piccoli passi dal mondo verso dimensioni sempre piรน minute per esplorare un universo microscopico alla ricerca dei mattoncini all’origine della materia tutta.

La scala logaritmica.

Prima di scendere in profonditร , vi attende un piccolo sforzo โ€œmatematicoโ€ per orientarsi negli spazi ristretti del โ€œdentroโ€ e capire le unitร  di misura in cui ci muoveremo.
Partiamo dal quotidiano e dagli spazi che ci circondano: Lโ€™unitร  di misura per eccellenza รจ il metro. Scendendo un poโ€™ ecco il decimetro: 0,1 metri (1/10), il centimetro 0,01 m. (1/100), il millimetro 0,001 m. (1/1000).

Queste sono le misure del quotidiano, ma se andiamo sotto รจ sempre piรน difficile โ€œleggereโ€ i numeri e capirne lโ€™ordine di grandezza.
Per questo motivo per descrivere il microcosmo quanto il macrocosmo รจ consuetudine prendere a riferimento la scala logaritmica.

No! non spaventatevi e non mi abbandonate!

Non รจ nulla di incomprensibile รจ solo un modo piรน immediato per misurare tanto gli spazi piccoli che quelli grandi. Ora vi spiego:

Per gli spazi grandi si usano le notazioni positive: 1,2,3,4 โ€ฆ ecc.

Eccovi un esempio: la distanza terra luna si puรฒ esprimere in metri: 384.000.000 metri che in forma piรน compatta si scrive 384 x 106 (10 alla sesta). Fin in qui niente di trascendentale: lโ€™una e lโ€™altra sono abbastanza leggibili. Se dobbiamo indicare la distanza tra la terra e la stella polare le cose diventano leggermente piรน complesse: 323 anni luce che tradotto in metri significa:

3.055.000.000.000.000.000 ovvero 3,055 x 1018 m. In questo caso la notazione con le potenze del 10 risulta piรน leggibile ed immediata.
Ancora piรน comode le rappresentazioni su scala negativa: Il diametro di un capello รจ di circa 0,08 mm. in metri: 0,00008 metri se utilizziamo la scala logaritmica corrisponde a 8 x 10-5 (8 per 10 elevato alla dieci meno 5) che equivale ancora a: 8 x 1/10000.

Le dimensioni di un capello sulla scala logaritmica si posizionano al valore -5 (per semplicitร  nel nostro viaggio parleremo di piano -5).

Spero di essere stato chiaro. Altrimenti? Altrimenti rileggetevi le ultime righe e, prima o poi, capirete che il concetto non รจ per nulla impossibile.

Il viaggio inizia

Nel viaggio sarรฒ virtualmente accompagnato dal mio, probabile, unico lettore ed รจ per questo che, talvolta, mi sentirete parlare al plurale, ed ora partiamo: ci alziamo pigramente dalla poltrona e scendiamo al piano inferiore: il capello ora, ai nostri occhi, appare molto piรน grande. Continuiamoย  finchรฉ non riusciamo ad individuare le prime cellule.

La loro dimensione varia tra i 5 ed i 90 micron che, tradotto in metri, equivale a 5 x 10-6.

In questo caso ci stiamo muovendo al piano -6 (0.00006 metri). Scendiamo di tre piani: al -9 troviamo la star del momento: il sars-cov2. per gli amici e detrattori โ€œcovidโ€. I piรน gracili misurano intorno ai 50 nanometri (10-9 metri) quelli che dovrebbero mettersi a dieta invece di perseguitare gli umani, sono decisamente piรน pasciuti, 140 nanometri.

Il viaggio continua!

Stiamo per scendere al piano di sotto. Adesso siamo al -10.

Qua sotto troviamo strani oggetti che danzano strettamente avvinghiati in grappoli di elementi diversi e si muovono in gruppo con loro simili.

Sono le molecole. Proviamo ad individuarne alcune! Mi avvicino e scruto le targhe; in molte di loro, leggo: H2O.

Ci penso unโ€™attimo e capisco: รจ acqua! Ora comprendo perchรฉ si muovono cosรฌ sicure e numerose: il 70 % del corpo umano รจ composto proprio di questa molecola. Ed ecco perchรฉ questa รจ la formula chimica piรน conosciuta al mondo.

Adesso siamo veramente molto in basso. Si fa fatica a respirare, siamo ancora al -10, ci avviciniamo per scrutare meglio. Una molecola dโ€™acqua si ferma a pochi centimetri. Individuo subito i tre elementi avvinghiati in uno strettissimo legame: Sono Ossigeno e due Idrogeni. Oops! scusate: un atomo di ossigeno e due di idrogeno.

Siamo al livello atomico molecolare dove convivono semplici atomi o legami di diversi atomi strettamente appiccicati a formare migliaia di molecole diverse.

Adesso la curiositร  รจ tanta.

Salto in groppa ad una molecola di acqua, mi siedo sullโ€™atomo di idrogeno e cerco un varco per entrare.

Ecco uno spiraglio, provo ad entrare.

Un fortissimo vento elettrico mi prende e trascina dentro! Qui รจ un turbinio di fulmini, di saette che squarciano lโ€™oscuritร .

Il vuoto si apre sotto di me e precipito fino a perdere i sensi.

Quando, di lรฌ a poco, mi sveglio, sinceratomi di non avere nulla di rotto, mi guardo in giro, in fondo a destra vedo un cartello: -15.

Sono precipitato dal -10 di 5 piani sotto, ritrovandomi seduto sul nucleo dellโ€™atomo di idrogeno. Intorno come impazzito ruota un oggetto 1000 volte piรน piccolo del nucleo su cui poggio. Eโ€™ lโ€™elettrone delle dimensioni di circa 5 x 10-18 metri.

Andremo certo ad esplorare anche questo scendendo al piano -18. Ma ora sono proprio stanco. Mi accorgo che il nucleo su cui sono seduto รจ formato da un solo oggetto: un protone. Mentre cerco una botola per entrare in quello che รจ il meraviglioso, ancora inesplorato, mondo subatomico, vedo dirigersi, a tutta velocitร , lโ€™elettrone, intontito, verso di noiย  incapace di resistere alla forza di attrazione della carica positiva del nucleo.

Facendo ricorso alle sue ultime energie, lโ€™elettrone, nonostante la sua carica negativa, riesce ad imprimere unโ€™accelerazione tale da vincere quella di attrazione elettrica e rimettersi presto sulla sua orbita intorno al nucleo centrale. Passata la paura. Mi sdraio sulla superficie del protone e mi addormento sognando il mondo dei quark sottostante!

E โ€ฆ il viaggio continua!

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