Viaggio al centro del tutto
L’infinitamente piccolo
Viaggio al centro del tutto è un viaggio immaginario nell’immensamente piccolo si ispira al capolavoro: “Viaggio al centro della terra” di Jules Verne ed all’affascinante teoria del tutto (TOE) che, spaziando dall’immensamente piccolo all’immensamente grande, cerca di dare delle risposte sui meccanismi che governano l’intero universo. Scenderemo a piccoli passi dal mondo verso dimensioni sempre più minute per esplorare un universo microscopico alla ricerca dei mattoncini all’origine della materia tutta.
La scala logaritmica
Prima di scendere in profondità, vi attende un piccolo sforzo “matematico” per orientarsi negli spazi ristretti del “dentro” e capire le unità di misura in cui ci muoveremo.
Partiamo dal quotidiano e dagli spazi che ci circondano: L’unità di misura per eccellenza è il metro. Scendendo un po’ 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 è sempre più difficile “leggere” i numeri e capirne l’ordine di grandezza. Per questo motivo per descrivere il microcosmo quanto il macrocosmo è consuetudine prendere a riferimento la scala logaritmica. No! non spaventatevi e non mi abbandonate!
Non è nulla di incomprensibile è solo un modo più 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 … ecc.
Eccovi un esempio: la distanza terra luna si può esprimere in metri: 384.000.000 metri che in forma più compatta si scrive 384 x 106 (10 alla sesta). Fin in qui niente di trascendentale: l’una e l’altra sono abbastanza leggibili. Se dobbiamo indicare la distanza tra la terra e la stella polare le cose diventano leggermente più 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 più leggibile ed immediata.
Ancora più comode le rappresentazioni su scala negativa: Il diametro di un capello è 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 semplicità 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 è per nulla impossibile.
Il viaggio inizia
Nel viaggio sarò virtualmente accompagnato dal mio, probabile, unico lettore ed è 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 più grande. Continuiamo finché 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 106.
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 “covid”.
I più gracili misurano intorno ai 50 nanometri (10-9 metri) quelli che dovrebbero mettersi a dieta invece di perseguitare gli umani, sono decisamente più 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 un’attimo e capisco: è acqua! Ora comprendo perché si muovono così sicure e numerose: il 70 % del corpo umano è composto proprio di questa molecola. Ed ecco perché questa è la formula chimica più 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 d’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 curiosità è tanta.
Salto in groppa ad una molecola di acqua, mi siedo sull’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 è un turbinio di fulmini, di saette che squarciano l’oscurità.
Il vuoto si apre sotto di me e precipito fino a perdere i sensi.
Quando, di lì 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 dell’atomo di idrogeno. Intorno come impazzito ruota un oggetto 1000 volte più piccolo del nucleo su cui poggio. è l’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 è formato da un solo oggetto: un protone. Mentre cerco una botola per entrare in quello che è il meraviglioso, ancora inesplorato, mondo subatomico, vedo dirigersi, a tutta velocità, l’elettrone, intontito, verso di noi incapace di resistere alla forza di attrazione della carica positiva del nucleo. Facendo ricorso alle sue ultime energie, l’elettrone, nonostante la sua carica negativa, riesce ad imprimere un’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 … il viaggio continua!
