Gli atomi sono davvero ridicolosamente e incredibilmente piccoli!
Un singolo capello umano è all’incirca largo quanto 500 mila atomi di carbonio messi uno accanto all’altro! Da’ un’occhiata al tuo pugno: contiene trilioni di trilioni di atomi.
Se un atomo fosse grande quanto una biglia, quanto sarebbe grande il tuo pugno? Be’… più o meno quanto la Terra.
E’ ancora così difficile da immaginare? E allora, proviamo un approccio diverso!
Guarda bene il tuo mignolo e immagina che la punta sia grande almeno quanto la stanza nella quale sei ora. Adesso, riempiamo la stanza con dei chicchi di riso, che rappresentano ogni cellula della punta del mignolo.
Bene, approfondiamo ancora. Immagina che ogni cellula è ora grande quanto la stanza in cui ti trovi ora. Riempiamola ancora col riso… queste sono le dimensioni medie di una proteina! Adesso, riempiamo tutti gli spazi vuoti tra i chicchi di riso con dei granelli di finissima sabbia. Più o meno, queste sono le dimensioni di un atomo.
Ma… di cosa sono fatti gli atomi?
Facciamo finta che gli atomi appaiano così, giusto per capire meglio il tutto. Un atomo consiste di tre particelle elementari: neutroni, protoni ed elettroni. I protoni e i neutroni si legano assieme, formando il nucleo dell’atomo, tenuto assieme dall’Interazione Forte, che è una delle quattro forze fondamentali dell’universo – la quinta è quella che lega te ai 18. Ogni particella del nucleo dell’atomo è formata dai quark, tenuti assieme dai gluoni. Nessuno, però, sa esattamente quanto siano grandi queste particelle. Si pensa che siano, addirittura, letteralmente dei “punti” come quelli teorizzati dalla Geometria!
Prova a immaginarli aventi dimensioni pari a zero. Si sospetta che i quark e gli elettroni siano i componenti fondamentali della materia, nell’universo. Gli elettroni, in particolare, orbitano attorno al nucleo dell’atomo ad una velocità sufficiente a fare il giro del pianeta in quasi 18 secondi (circa 2200 km/s)!
Come per i quark, si pensa che anche gli elettroni siano particelle fondamentali. Molti ipotizzano che circa il 99,999999999% del volume di un atomo sia solo spazio vuoto… anche se non è affatto così. Ciò che percepiamo come “spazio vuoto” è difatti permeato, “riempito”, da fluttuazioni quantiche. Un campo che possiede energia potenziale, che si costruisce e dissolve spontaneamente. Queste fluttuazioni hanno un impatto importantissimo sulle particelle cariche e su come esse interagiscono.
Tuttavia, quanto spazio occupano effettivamente il nucleo atomico e gli elettroni che gli orbitano attorno? Se dovessimo sottrarre tutto lo spazio presente tra i nuclei atomici di Unisa, tutto il campus sarebbe grande quanto un chicco di riso. Addirittura tutti gli atomi di ogni essere umano, sarebbero tranquillamente contenuti in un cucchiaio. Ci sono ,però, oggetti estremamente densi che esistono in uno stato simile: in una stella di neutroni i nuclei atomici sono così densamente compatti che la massa di tre stelle è contenuta in un oggetto grande non più di qualche chilometro!
A parte questo, che aspetto hanno gli atomi? …più o meno, così.
Gli elettroni agiscono sia come onde che come particelle, al medesimo tempo. E’ possibile calcolare dove un elettrone potrebbe trovarsi a ogni dato momento nel tempo. Queste nuvole di probabilità, chiamate “orbitali”, sono dove gli elettroni potrebbero essere con una certezza del 95%.
Più la probabilità di trovare un elettrone è vicina allo zero, più ci stiamo allontanando dal nucleo di un atomo, tuttavia, questo valore non è mai uguale a zero, perciò questo significa che in teoria, un atomo potrebbe possedere un elettrone che, ancora, potrebbe essere dall’altra parte dell’universo!
Bene. Ma aspetta un secondo. La cosa strana è che tutta la materia dell’universo è formata da dozzine di elementi, conosciuti, i quali però non hanno bisogno di altre dozzine di particelle elementari per formarle!
Ne bastano tre: prendi un protone e un elettrone e avremo l’Idrogeno, un protone e un neutrone, e avremo invece l’Elio. Qualcuno in più e avremo il Carbonio, qualcun altro ancora e avremo il Fluoro, ancora e avremo l’Oro e così via.
E ancora, ogni atomo di ogni elemento è lo stesso. Tutti gli atomi di Idrogeno sono gli stessi in tutto l’universo, per esempio l’Idrogeno nel tuo organismo è uguale a quello presente nel nucleo del Sole.
Ti senti un po’ confuso, vero? Non ti preoccupare, lo siamo anche noi.
Niente su questa scala dell’universo ha alcun senso nel nostro mondo, quello quotidiano e non abbiamo neanche accennato di buchi neri o di Zoo delle Particelle, che sono cose ancora più strane!
Il nostro modello di rappresentazione dell’atomo è cambiato un gran numero di volte da quando per la prima volta fu concepito e quello attuale, certamente, non sarà l’ultimo.
Perciò, continuiamo a sostenere gli scienziati e ricercatori di tutto il mondo, in vista di una prossima ondata di nuove, incredibili informazioni su questo nostro bizzarro mondo, la base della nostra stessa esistenza.
Matteo Patrone
Studente di ingegneria informatica, progressista e anticonformista al punto giusto. Interessi molto eterogenei e tra questi anche quello per la scrittura.
