Una perfetta palla da biliardo
di Vincenzo Zappalà, pubblicato il 1 luglio 2011 alle 10:02
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All’Imperial College di Londra è stato concluso un accuratissimo studio che aveva come scopo finale quello di misurare la forma dell’elettrone. Essa è risultata quasi perfettamente sferica. Questo fatto dona informazioni importanti per le teorie sull’antimateria.
L’esperimento è durato più di dieci anni, ma alla fine ha concluso che l’elettrone ha una forma quasi perfettamente sferica. La differenza rispetto a una sfera perfetta è più piccola di 10-27 cm. Se fosse ingrandito fino alle dimensione di un pianeta, differirebbe da una sfera non più dello spessore di un capello umano.
I ricercatori dell’Imperial College hanno usato molecole di Fluoruro d’Itterbio (YbF3). Manovrando con un laser precisissimo sono stati in grado di determinare il movimento degli elettroni all’interno della molecola. Se essi non fossero stati perfettamente sferici, come detto precedentemente, il loro moto, al pari di quello di una trottola non bilanciata, avrebbe mostrato un’ondulazione che avrebbe distorto la forma generale della molecola.
Questo è comunque solo il primo passo della loro ricerca. Ora vogliono andare ancora più nei dettagli. I risultati di questo lavoro veramente estremo ha risvolti importantissimi per l’antimateria. Sappiamo che esiste e che è uguale alla materia normale a parte il fatto che le sue particelle hanno carica elettrica opposta. Per esempio, l’antielettrone (chiamato positrone) ha carica positiva. Il conoscere la forma esatta dell’elettrone potrebbe permettere di capire se esiste una differenza segreta, non ancora compresa, tra materia e antimateria.
Sappiamo che al momento del Big Bang si dovrebbe essere formata tanta materia quanto antimateria. Tuttavia, dopo che l’antimateria è stata riconosciuta come tale nel 1928 da Dirac, la sua presenza nel Cosmo si è limitata a insignificanti quantità in sorgenti come i raggi cosmici e in certi elementi radioattivi.
Molte teorie cercano di spiegare questa enorme asimmetria tra material e antimateria, attraverso modelli teorici. All’Imperial College, si è voluto invece fare misurazioni dirette su possibili differenze “reali” tra le caratteristiche della materia e dell’antimateria. Se, ad esempio, l’elettrone non fosse risultato così perfettamente sferico, si sarebbe potuto imputare a ragioni di forma le differenze quantitative tra elettroni e positroni e avere uno spunto per spiegare la quasi completa sparizione dell’antimateria.
L’antimateria si sta studiano nel LHC del CERN, dove i fisici cercano di simulare le condizioni che vi erano al momento del Big Bang. La scoperta della forma dell’elettrone darà input fondamentali per le teorie legate a quegli esperimenti.
Il prossimo passo dei ricercatori di Londra sarà di migliorare ancora la misura della forma degli elettroni. Per far ciò vogliono raffreddare le molecole a temperature bassissime, in modo da controllare ancora meglio le loro variazioni e quelle dei rispettivi elettroni. La stessa tecnologia potrebbe essere applicata per controllare le reazioni chimiche di sistemi troppo complessi da poter essere simulate al computer.
Gli amanti della meccanica quantistica non si spaventino per questa visione puramente geometrica. Ci penserà il nostro Red a mettere le cose a posto e a far capire le reali differenze che esistono con la fisica particellare. In fondo è solo una diversa interpretazione dei fatti…
Il lavoro originale su Nature può essere letto qui. Non chiedetemi particolari perché ammetto di non essere in grado di spiegare i procedimenti in maggior dettaglio…
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Sbaglio, o questo dà un brutto colpo alla teoria delle stringhe?
Caro Enzo oltre al brutto colpo alla teoria delle stringhe che, se non erro ne ha già ricevuti altri,c’è da dire che qui bisogna ripartire quasi da zero.
Dove è finita l’antimateria ? Altra domanda che continua ad aggiuncersi alle altre: Esiste la famosa materia oscura? Se si, dove è? Come è fatta ? E l’energia oscura? Ne vedremo delle belle! Sarò ottimista, secondo me siamo vicini ad una svolta epocale.
Sappiamo che esiste la materia oscura? Sappiamo che è avvenuto il Big Bang? Da quando?
caro Mario,
in realtà non è un colpo all’antimateria, ma a certe caratteristiche che avrebbero potuto evidenziarla. L’antimateria esiste senz’altro ed è stata anche osservata. Il problema è quanto ce ne sia e perchè ne è rimasta così poca…
caro Marco,
in parte sì, ma la problematica è ancora tutta da capire. Non si è, in fondo, nemmeno capita bene la fisica quantistica e nemmeno il modo di legarla con quella “normale”. Io ho fiducia negli esperimenti del CERN, vedremo…
caro Saverio,
sempre polemico…eh!?
Ma perchè dovrebbe essere in contrasto con la teoria delle stringhe? Sono teorie completamente diverse che vedono il mondo in modo del tutto differente…mi sembra difficile fare dei paragoni con la sfericità dell’elettrone no?
Comunque sia c’era da aspettarselo dai! Non riuscirei proprio ad immaginarmi un elettrone non sferico…sarebbe alquanto insolito!
Dimenticavo: Bentornato Enzo!
Caro Lampo,
non sarei così ottimista! Il mondo da vedere è sempre lo stesso… o va bene un modo , ova bene l’altro, o va bene un mix
Comunque se verrà confermato mi pare proprio un bel mal di pancia per la teoria dei quanti e per il principio di indeterminazione.
Bentornato Enzo
@gaetano
appunto, stai dicendo la stessa cosa pure tu. Il mondo da vedere è sempre lo stesso, ma a volte per spiegare alcuni fenomeni ci si serve di una teoria e volte di un’altra e a volte ancora di un mix…eppure il mondo è sempre lo stesso!
Premetto che della teoria delle stringhe non so molto, ma mi sembra azzardato dire che la sfericità dell’elettrone sia un brutto colpo per la toeria delle stringhe che di elettroni non parla. Sono teorie talmente diverse che mi sembra difficile poter fare dei paragoni partendo da delle ipotesi che non sono nemmeno comuni ad entrambe le teorie…
@Lampo,
scusa, ho parlato di “teoria dei quanti” non di “stringhe” e pensavo in particolare ad esperimenti che ipotizzano l’elettrone come onda elettromgnetica… vedi questo link di wikipedia http://it.wikipedia.org/wiki/Elettrone#Meccanica_Quantistica
@gaetano: Caro Gaetano, non c’è alcuna contraddizione tra la teoria dei quanti ed il fatto che l’elettrone sia perfettamente sferico.
In effetti, ad ogni oggetto può essere associata una relativa onda….
Perfino a TE!!! E non credo sia impossibile misurarti o stabilire che forma hai.
L’elettrone (e ogni corpo) è SIA un’onda SIA una particella, contemporaneamente.
Se rileggi bene il link che hai postato, capirai che è così.
E se io riuscissi a trovare il tempo
per stendere quel benedetto scritto, forse riuscirei a spiegartelo meglio…
Quanto al confronto con la teoria delle stringhe, anche qui non ci trovo nessuna contraddizione. Sono d’accordo con Lampo: descrivono in maniera diversa le stesse cose.
E la teoria delle stringe è ancora in fase di evoluzione: è ancora presto per dire che è una cantonata…