Sulla strada della fisica moderna
L’addetto allo funivia di Taigetos, montagne
innevate del Peloponneso vicino a Sparta,
grida „Tria àtoma” quando si avvicina una
nuova cabina.
Oggi la parola „a-tomos”, in greco, ha lo
stesso significato che aveva ai tempi di
Democrito
Ταύγετος - vista da Sparta
Democritus
(Abdera, ca. 470-370 AC).
Gli atomi per Democrito hanno due proprietà, dimensione e forma.
1. Gli atomi sono connessi tra di loro con ordini diversi (stechiometria) creando sostanze diverse.
2. Gli atomi sono in movimento perpetuo e collidono (come nel modello del gas perfetto di Boltzmann?); il loro movimento
determina ne determina la massa (la massa di un Protone non risulta dalla gluons’ rest mass, bensì dal loro movimento,
grazie alla formula di Einstein: m=E/c2 )
3. Gli atomi emettono degli "effluvi" (fotoni?) che possono essere osservati
Possiamo essere d’accordo con Democritus adesso, nel XXI secolo?
Come si contano gli atomi?
Come si misurano gli atomi?
Il modo migliore è contarli sulle
dita, ma bisogna avere delle dita
molto piccole !
Hai mai provato a giocare con una goccia di olio sulla superficie
del brodo? Cercando di allargarla a una macchia più grande?
Nel 1926, Jean Baptiste Perrin ricevette un premio Nobel per
questo - lui misurò le dimensioni di un atomo.
LORENZO ROMANO AMEDEO CARLO AVOGADRO
Charicature-donated by William Jensen, University of Cincinnati
http://www.woodrow.org/teachers/chemistry/institutes/1992/AVOGADRO.GIF
1. Più precisamente gli atomi possono essere „contati” con i raggi-X:
questi ultimi vengono difratti su piani di cristallo, come la luce su un CD.
Più sono vicini gli atomi, maggiore è la distanza dei punti di luce sullo
schermo.
2. Esistono altri modi di contare gli atomi (i.e. Calcolo del numero di
Avogadro o di Loschmidt). Per esempio dalla velocità di sedimentazione
nei liquidi (J. Perrin) o dal movimento Brown (A. Einstein).
3. Oggi è possibile contarli sulle „dita” avvicinandole a una superficie di
cristallo. Ma il dito deve essere piuttosto piccolo e preciso, come la punta
sottilissima di un ago di tungsteno - quando questo tocca un atomo (o
meglio, gli si avvicina) l'ago ne viene attratto leggermente.
Questo sistema viene chiamato Atomic Force Microscopy.
Le „Dimensioni” degli atomi possono essere ottenute in molti modi ottenendo
però delle risposte molto diverse.
1. Nei gas, la "dimensione" atomica è la distanza alla quale gli atomi cominciano
a respingersi l'un l'altro in maniera abbastanza brutale – i loro diametri sono
stimati dalle deviazioni dalle equazioni del gas perfetto, quando è impossibile
pressurizzare maggiormente il gas che altrimenti condensa (come la rugiada al
mattino).
2. Nei liquidi, le dimensioni delle particelle influenzano gli effetti
del "vicinato", come la viscosità. Grandi molecole, come di questo
polimero, non smettono mai di fluire.
3. Nei cristalli, i diametri atomici sono definiti come le dimensioni
delle celle elementari, visibili dai raggi-X o dalla difrazione di un
fascio di elettroni.
I diametri atomici, inoltre, possono esseri stimati dalla densità – se sapessimo
quanti atomi sono contenuti in una porzione, cioè in 1 mole della sostanza. Ma
abbiamo bisogno di conoscere il numero di Avogado, il che è altrettanto difficile.
Vista a colori in prospettiva di una superficie di grafite
http://www.physics.leidenuniv.nl/sections/cm/ip/group/Principle_of_SPM.htm
Senza dubbio, l'Atomo in Fisica non è indivisibile bensì è
composto da più particelle: elettroni che girano attorno al
nucleo, protoni e neutroni al suo interno; quark e gluoni che
formano adroni; mesoni; bosoni W e Z che si mostrano si
tanto in tanto; neutrino, etc.
Ma „a-tomos” in italiano significa „in-dividuo” = un-divisibile
– una cosa a sè – una persona. In questo senso,
nonostante il corpo sia formato da gambe, braccia, elementi
chimici, proteine, acqua e ferro, una „persona” rimane
indivisibile.
Omini in monossido di carbonio su Platino (111)
http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/images/stm5.jpg
Come l'A-tomos di Democrito!
Ringrazio Mario Fedrizzi per il suggerimento di questo tema
Traduzione in italiano: Gloria Zen
2/1