mercoledì 9 aprile 2014

Il segreto dei quark parla di amore


Massimo Teodorani

I quark sono i mattoni fondamentali che costituiscono i protoni e i neutroni che si trovano nei nuclei, e sono le particelle di materia più piccole che si conoscano. Nella materia come la esperimentiamo oggi in un Universo completamente formato dopo il Big Bang, all’interno di ciascun nucleone i quark si combinano in triplette per formare protoni con due quark up e uno down e i neutroni con due quark down e uno up.

E' l’interazione nucleare forte che tiene i quark perennemente uniti a formare i protoni e i neutroni che costituiscono i nuclei atomici. Ciò avviene grazie a dei fondamentali mediatori rappresentati dai cosiddetti gluoni (da “glue” che in inglese significa “colla”). Ma si tratta di una colla che non irrigidisce la struttura che essa tende a legare. Infatti i gluoni tengono legati i quark in maniera molto elastica. Quando i quark si spostano verso l’interno del baricentro dei nucleoni, essi si sentono molto liberi di muoversi, ma se essi tentano di uscire verso l’esterno allora l’interazione nucleare forte diventa immensa e i gluoni li ritirano immediatamente verso l’interno come farebbe un elastico attaccato a delle palline.

C’è dunque libertà all’interno dei nucleoni, ma solo molto relativa. Il quark è un po’ come un “condannato agli arresti domiciliari a fin di bene”: in casa se la passa piuttosto benino, ma se tenta di uscire viene gentilmente – ovvero “elasticamente” – ricacciato in casa ...




Oltre alla carica elettrica (frazionaria in questo caso), la “carica di colore” è probabilmente la proprietà più importante dei quark, ed è decisamente strana ed esclusiva nel panorama delle particelle elementari. Essa è posseduta sia dai quark che dai loro messaggeri, i gluoni. Proprio come le particelle elettricamente cariche interagiscono tra loro scambiando tra loro fotoni nelle interazioni elettromagnetiche, le particelle cariche di colore – i quark – scambiano tra loro gluoni nelle interazioni nucleari forti. La dinamica è che quando due quark sono vicini l’uno all’altro essi scambiano tra loro gluoni fino a formare un potentissimo “campo di colore” che lega i quark assieme. Un gluone è associato ad un colore e ad un anti-colore e ogni volta che un gluone viene scambiato tra due quark, esso cambierà i loro colori. In contrasto al fotone mediatore dell’interazione elettromagnetica che non cambia la carica elettrica delle particelle interagenti, i gluoni cambiano il colore dei quark. Questo campo di colore diventerà tanto più forte quanto più i quark tenteranno di scappare verso l’esterno, cioè fuori dal nucleone in cui si trovano. Dunque, nello scambiare gluoni con altri quark, i quark cambiano costantemente la loro carica di colore.

Sembra una prigione (elastica) ma se questa “prigione” non ci fosse la materia come la conosciamo non esisterebbe. Messaggeri "angelici" chiamati gluoni fanno in modo di lasciare una certa libertà all’interno di un singolo nucleone abitato da quark ma al contempo provvedono a tirare verso l’interno i quark stessi ogni volta che essi tentano di uscire dal nido. Non vogliono che l’amore che li unisce si spezzi e ogni volta che impediscono questa rottura generano un “campo di colore”, come dire: “Non dimenticate mai il miracolo fatto di arcobaleni che vi unisce a garantire il frutto della Creazione e della Vita stessa, che si realizza solamente se voi diventate una cosa sola. Per sempre.”


Segni della produzione di plasma di quark e gluoni, presso il LHC. Credit: CERN

Così come nel meraviglioso meccanismo che tiene unite nei vari stati quantistici coppie di elettroni a spin paralleli e antiparalleli secondo il Principio di Esclusione di Pauli, così come nel meccanismo dell’entanglement quantistico che tiene legate tra loro in maniera istantanea dovunque esse si trovino le particelle che hanno interagito tra loro almeno una volta, anche i nuclei atomici contengono una magia che parla di amore. Un amore meraviglioso ed eterno, quello che garantisce l’esistenza dell’universo fisico in tutta la sua bellezza, dinamica e perfino violenza. Chi ha creato tutto questo (non importa se Dio o civiltà non-umane stra-evolute) l’ha fatto con amore e per amore. Perché al di là di tutto quanto di drammatico possa accadere anche nella nostra vita di ogni giorno, nelle nostre relazioni interpersonali, al di là di tutto questo esiste un progetto meraviglioso che rappresenta il nostro vero essere noi stessi. Tutto il resto è commedia.
 E noi dobbiamo ricordarci di essere Noi e non il nostro ruolo di attori in questo patetico psicodramma.

Non è necessario inventarsi delle “fisiche” strane (tipo new age) per cogliere la bellezza di questo Universo. Basta solo “leggere tra le righe” la fisica standard per come per ora la conosciamo, per capirlo. E questo dovrebbe essere uno stimolo ancora più grande ad amare la Scienza e il suo metodo.

Per approfondire:

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