Le Interazioni Fondamentali

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Quando Manlio Sgalambro ha scritto il testo de “La Cura”, nel 1996, con la musica del maestro Franco Battiato, in una strofa della canzone recitava cosi’ :“Conosco le leggi del Mondo e te ne faro’ dono superero’ le correnti gravitazionali lo spazio e la luce per non farti invecchiare” . Probabilmente, quando questo splendido verso e’ stato pensato, tra tutte le metafore possibili, in una delle piu’ belle canzoni d’amore mai scritte, non si e’ pensato che estrapolandola dal contesto in cui e’ stata collocata, poteva presentare la figura di uno scienziato, perche’ egli, di fatto, e’ in grado di dare una risposta ad ogni interazione della sfera immanente, semplicemente utilizzando le leggi della natura. Inoltre, nell’ultima parte del verso, qualche affezionato potrebbe vederci anche un accenno alle trasformazioni di Lorentz.
Ogni cosa sia macroscopica che miscroscopica, purche’ misurabile, ha un perche’: perche’ un corpo cade, perche’ si prende la corrente, come fanno a stare uniti gli atomi e come si tengono tra loro gli oggetti che li compongono. La bellezza della scienza fisica, pero’ non sta solo nella capacita’ di spiegare fenomeni comuni e non, ma principalmente, nel semplificare le cose in modo sistematico, inserendole in un contesto preciso, al di fuori del quale non sono isolate, ma appartengono ad un’altra casistica.

Pertanto, ogni fenomeno della natura e’ contestualizzato secondo 4 tipi di interazioni fondamentali: l’interazione gravitazionale, l‘interazione elettromagnetica, l’interazione nucleare forte e l’interazione nucleare debole. Qualsiasi fenomeno osservabile, dalla caduta di una mela sulla testa di uno dei contadini piu’ geniali della storia, sino alle collisioni tra particelle subatomiche, e’ inseribile in uno dei quattro tipi di interazione elencati in precedenza. Ma quali sono le leggi che governano queste interazioni? L’interazione gravitazionale comprende i processi che riguardano dalla piu’ piccola delle particelle al moto dei piu’ grande dei corpi celesti, basti pensare che si usano le stesse leggi vecchie di 300 anni, le leggi di Newton, per lanciare una sonda nello spazio o per spiegare perche’ in discesa si va piu’ veloci.

L’ interazione elettromagnetica riguarda i processi che in natura avvengono tra le particelle cariche, ad esempio, cosa avviene se una carica negativa viene posta nel campo di una positiva, perche’ le calamite si attirano o e’ impossibile tenerle unite o perche’ quando l’auto non parte e’ cosi’ importante collegare i cavi in modo che ad esempio il rosso stia sul polo negativo e il nero sul negativo senza che essi si incrocino quando si collegano alla batteria di un’altra auto giunta in aiuto. Dopo la seconda meta’ dell’ ‘800 fu il grande fisico scozzese, James Clark Maxwell, a fornire alla comunita’ scientifica e non le famose quattro equazioni, che portano il suo nome e che spiegano tutti i fenomeni elettromagnetici dai sistemi stazionari a quelli che evolvono nel tempo. La forza nucleare debole e’ responsabile del decadimento beta dei nuclei atomici, durante il quale un neutrone, trasformandosi in un protone (o viceversa), emette elettroni e neutrini. In particolare l’interazione debole riguarda le particelle costitenti gli atomi. In generale ogni esperimento che coinvolge i neutrini , trova risposte grazie all’interazione debole, le cui leggi si devono ad Enrico Fermi. L’interazione nucleare forte, invece, e’ la forza che tiene uniti gli elementi del nucleo atomico e le particelle che unendosi formano protoni, neutroni e altre particelle e viene studiata mediante la cromodinamica quantistica. Ognuna di queste interazioni e’ rappresentata da una particella mediatrice detta bosone, che ha la funzione di trasportare l’interazione: il fotone e’ il bosone dell’interazione elettromagnetica, i bosoni W e Z, scoperti dal premio Nobel Carlo Rubbia nel 1983, sono i responsabili dell’interazione debole, infine, l’interazione forte e’ mediata dai gluoni. Si osservi, che la forza gravitazionale non rientra nell’elenco, perche’, sebbene teoricamente ipotizzato, il bosone gravitone non e’ mai stato osservato, a causa della debole intensita’ della gravita’ stessa quando le masse dei corpi coinvolti sono molto piccole, pur agendo su ogni corpo della natura. Ognuno di questi bosoni, sta aspettando, impaziente, di conoscere chi effettivamente ha dato loro “vita”. Un gruppo di 3000 fisici, hanno organizzato l’esperimento piu’ grande del mondo sotto le Alpi, con l’obiettivo di dare un “padre” a questi bosoni, cercando quella particella prevista dal modello teorico e che tanto si lascia desiderare: il Bosone di Higgs.