Tafanus

L'angolo della scienza

I Misteri della fisica teorica: 2. Un fantasma chiamato “fotone”

(a cura di Charly Brown, alias Luciano Rota)

Intorno agl’anni ’30 nel mondo della Fisica ebbe luogo una vivace disputa tra Einstein e il danese Böhr, circa la composizione delle onde magnetiche (= propagazione della luce). Mentre Einstein si rifaceva letteralmente ai risultati sperimentali di James Maxwell, che nel 1865 aveva accertato che la luce si propaga in forma di onde, Böhr aveva scoperto che la composizione delle onde magnetiche comprendesse anche l’emanazione di particelle. La prima reazione di Einsten fu quella di bollare come “assurdità” le  conclusioni di Böhr, il quale, infine, ebbe ragione sulla base di risultati inconfutabili.

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Oggi, nel bugliolo di tutte le contraddizioni della fisica moderna, si riesce a far convivere i due concetti di “onde” e “particelle” facendo finta di dimenticare che sono due concetti che fanno, in termini di logica concreta, a pugni fra loro. Insomma: che ricerca onde, trova onde. Chi ricerca particelle, trova particelle. Quest’ultime  ottennero la vaga denominazione di “fotoni”. Ma c’era ancora un problema da risolvere, che la scienza ha, per così dire, nascosto sotto il tappeto. Vediamolo:

proviamo ora ad approfondire le “ragioni”del fotone, o comunque si voglia chiamare la particella responsabile della emanazione energetica. Dobbiamo supporre – e questa è anche l’opinione ufficiale – che queste particelle vengano emesse nello spazio ad una velocità di circa 300.000 km/s. La velocità della luce, insomma. Poiché come è noto, secondo la teoria della relatività, che una qualsiasi massa alla velocità della luce assumerebbe un valore uguale ad infinito, (di questo ne parleremo dettagliatamente in seguito) ci si trova nella necessità di opinare che codeste particelle debbano avere una massa uguale a 0. Sofistico, ma psicologicamente efficace: se Lei, gentile lettore, percepisse dal suo datore di lavoro uno stipendio uguale a 0 euro, sarebbe come dire che non percepisce nessun stipendio, né in euro, né in dollari e nemmeno in piastre cinesi. La differenza tra stipendio uguale a 0 euro e nessun stipendio, sta nel fatto sottile che, la prima proposizione esprime e mantiene un valore unitario reale : “euro”, mentre la seconda esclude l’esistenza di qualunque valore. Affermare che l’emanazione energetica implica un’emissione di fotoni di massa 0, o dire che l’emissione energetica non implica nessuna emissione è in termini logici la stessa cosa. Ad eccezione del fatto che nella tesi sostenuta dalla fisica teorica (particelle di massa uguale a 0) si mantiene astrattamente il concetto di “particella”  conferendogli il valore matematico della non esistenza (0). Dunque, se i fotoni esistono, dovremmo avere la coerenza logica di conceder loro il diritto di esistere materialmente e quindi di possedere una massa. Sarebbe bello, ma poco rispettoso nei confronti della Fisica teorica, perché così facendo significherebbe buttare a mare uno dei riferimenti basilari su cui si fonda il lavoro di Einstein.

Charly Brown

Caro Charly, per la gioia degli occhi e della mente, pubblico a corredo solo "estetico" del tuo articolo questa bellissima foto di stelle nascenti: nell'immagine ripresa dal telescopio americano di Las Campanas (Cile) vediamo delle stelle appena formate all'interno della galassia NGC 300 situata a 7 milioni di anni luce di distanza dalla terra (Ap)

Tafanus

L'angolo della Scienza

a cura di Charly Brown, alias Luciano Rota

“Misteri della fisica teorica”: 1. Eclissi del “Big Bang”

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Le foto scattate dal telescopio Hubble, rese pubbliche il 10 marzo 2004 ci hanno mostrato cumuli di galassie pressoché identiche alla nostra e a quelle che fanno capo al nostro ammasso locale. Hubble -  il telescopio – ci mostra in effetti ciò che era 13 miliardi di anni fa. Si calcola che il Big Bang, abbia avuto luogo circa in quel periodo. Ciò significherebbe che le galassie riprese dal telescopio in orbita, avrebbero raggiunto in qualche milione di anni, il livello di maturità che, quelle nostrane, hanno impiegato 13 miliardi di anni per raggiungere. A meno di non voler teorizzare che in quella direzione, le cose vanno più alla spiccia che nella nostra, non si troverebbe spiegazione logica a questa tesi esplosiva.

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Ma non è tutto: considerando la distanza che ci separa da questi ammassi galattici, e applicando un principio di medietà , potremmo supporre che l’esplosione cosmica sia avvenuta circa 6,5 miliardi di anni luce sia da “noi” che da “loro”. Per percorrere tale distanza, dovremmo ammettere che sia il nostro sistema di galassie, sia quello fotografato dal telescopio, si siano allontanati dal punto dell’esplosione con una velocità media di 150.000Km/s. (circa la metà della velocità della luce)

Poi: è stato accertato che nella nostra galassia sia in atto una continua rigenerazione di stelle, ad una media di 10 ogni nostro anno. Se la nostra galassia ha, come si suppone, circa 13 miliardi di anni, nel corso della sua vita avrebbe riprodotto circa 130 miliardi di nuove stelle:  un po’ meno della la metà di quelle attualmente contenute in tutta la galassia.

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Se le stelle si rigenerano, occorre stabilire da dove traggano la materia per ricomporsi, prima in nebulose e poi in sistemi planetari, o comunque in condensazioni materiali capaci di mettere in atto un processo di fusione nucleare. Dalle stelle esplose ? Si, certo, ma vediamo:  Una gigante rossa è divenuta tale proprio per aver esaurito in un tempo record ( circa 600.000 milioni di anni) il suo potenziale energetico, nel tentativo di produrre l’espansione necessaria, dall’interno del suo nucleo, da  contrapporre alla gigantesca compressione dovuta alla gravità. Perdendo consistenza, questa si espande e assume una colorazione rossastra. Ciò che è la prova della sua globale perdita di potenziale energetico. Insomma, la sua massa complessiva si è venuta a decimare in un periodo di poche centinaia di milioni di anni – una bazzecola astronomica – se si pensa che una stella della classe G2 (la massa del nostro Sole, secondo la classificazione di Schiaparelli) brucia per circa 12 miliardi d’anni nella sua fase principale. La domanda che ora ci sorge spontanea è : dove è andata a finire la materia trasformata in energia? Ma vediamo oltre. La gigante rossa esplode, diventa una super nova, dalle sue scorie si forma una nuova stella più piccola. Una stella, come si definisce, di seconda generazione. Questa brillerà per altri 12 miliardi di anni e poi? E poi si sa: anche questa si logora, si consuma, decima la sua massa, finisce in entropia.

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Però, nel frattempo, si sono venute a riformare circa 120 miliardi di nuove stelle, che nel complesso potrebbero ripetere la storia qui brevemente enunciata. Se l’universo fosse nato da un unico momento di creazione – il Big Bang, per esempio – le stelle presenti nella nostra galassia dovrebbero avere tutte più o meno la medesima età. Non dovrebbero esserci più giganti rosse e invece ci sono. Non dovrebbero esserci più stelle di prima generazione e invece ci sono. Non dovrebbero esserci più nebulose e invece ci sono. Inoltre sappiano che nuove stelle continuano a generarsi da nebulose in via di condensazione.Su questi dati, sarebbe logico ritenere che la nostra galassia, come tutte le altre, continua a rifornirsi di materia nuova per rigenerarsi in continuazione. Da dove attinge questa materia?

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Gentili lettori, vi trasmetto il testo di una e-mail inviatami da Charly Brown:

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Carissimo Antonio,

vorrei proporti, se ti piacesse, di aprire un "angolo della scienza" ,con frequenza settimanale, magari con argomenti un po' piu' impegnativi delle scoregge, ma scritti in linguaggio semplice e comprensibile. Come assaggio, ti invio in allegato un esempio di quello che intendo e che fa parte di una serie di saggi da me scritti e compendiati in un lavoro del titolo "Relativita' Integrale" scritto in Italiano e che fino ad oggi non ha trovato un editore disposto a pubblicarlo. Visto l'ottimo livello culturale dei frequentatori del tuo blog, sarei felice di poter portre a conoscenza,  per chi interessato, argomenti, che in fondo rappresentano le radici materiali della nostra esistenza.

Sempre con tutta la mia stima,

Charly

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Caro Charly,

come vedi, non me lo sono fatto ripetere due volte, ed ho pubblicato l'articolo che mi hai mandato; se la cosa incontrerà il gradimento dei lettori, potrà acquisire una certa periodicità e modalità da definire. La stima, come sai, è reciproca.

Antonio