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LA MATERIA

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Oggi ormai è noto che la materia è costituita da atomi, che a loro volta sono composti da altre particelle più piccole, dette protoni, neuroni ed elettroni. L’esistenza degli atomi è stata per molto tempo soggetta a controversie, poiché era simultaneamente sostenuta e negata con valide argomentazioni. Verso il V secolo a.C., atomisti greci come Leucippo, Democrito e Epicuro credevano che la materia fosse costituita da una infinità di masse piene piccolissime, quindi invisibili, che si muovevano nel vuoto e, unendosi e separandosi, creavano e distruggevano le cose. Come scrisse Epicuro nel IV secolo a.C. in una lettera indirizzata a Erodoto: “dei corpi alcuni sono composti, altri sono gli elementi di cui risultano costituiti i composti. Questi sono gli atomi: indivisibili e immutabili. […] Inoltre gli atomi, di cui sono formati i composti e in cui si dissolvono, oltre ad essere impenetrabili hanno una indefinita varietà di figure. […] E gli atomi si muovono incessantemente, in eterno.” La teoria atomica risale all’età di Democrito. Egli notò che le proprietà fisiche dei corpi materiali, la loro complessità e divisibilità, possono venir spiegate assumendo che la materia sia composta da particelle. Quindi la compressione di un corpo non è altro che l’avvicinamento dei suoi atomi. Democrito era in grado di suggerire possibili spiegazioni, ma era incapace di deciderne la verità, poiché questa è accertabile solo mediante l’osservazione. Non riuscendo a verificare sperimentalmente la teoria atomica, i Greci cercano di completarla con un’ulteriore teoria. Supposero che gli atomi fossero tenuti insieme da piccoli ganci, che le sostanze più sottili fossero composte da particelle piccolissime e tenui, e che i corpi di maggiori dimensioni si costituissero per il raggrupparsi di atomi di identica grandezza. Ma tutte queste nuove teorie, che erano frutto della fantasia non controllata, favorirono il sorgere di dubbi nella popolazione. Alla fine del diciottesimo secolo la teoria atomica venne saldamente fondata su esperimenti quantitativi. Dalton scoprì, misurando i rapporti fra i pesi degli elementi chimici di sostanze composte, che essi si trovavano in rapporti costanti. Egli capì così che gli atomi si combinano secondo rapporti costanti. Questa scoperta fu molto importante, poiché fu fondamentale per confermare l’esistenza delle particelle atomiche. Verso la fine del diciannovesimo secolo i fisici erano arrivati alla conclusione che la materia fosse costituita da atomi mentre la luce da

onde, e chiunque avesse contestato ciò sarebbe stato considerato un dilettante o un eccentrico. Nel 1897 il fisico inglese Thomson dichiarò che l’atomo poteva essere a sua volta suddiviso in particelle più piccole. Egli scoprì infatti l’esistenza degli elettroni. Questa scoperta fu fondamentale per creare i primi modelli atomici. Thomson immaginava l’atomo come una sfera carica positivamente in cui gli elettroni sono posti su sfere concentriche e uniformi in movimento. Nella prima versione del suo modello, egli pensava che gli elettroni fossero a centinaia, ma nel 1906 scoprì di essersi sbagliato. In seguito agli studi sui raggi anodici Thomson propose di immaginare una struttura in cui la carica positiva era dispersa uniformemente in tutta la struttura atomica. Nel 1911 Rutherford propose un nuovo modello atomico. Egli fece un esperimento e si accorse che alcuni fasci di raggi alfa passavano attraverso una lamina d’oro spessa circa un atomo, cosa che, secondo il modello atomico di Thomson, non sarebbe dovuta succedere, in quanto i protoni avrebbero dovuto respingere le particelle alfa. Così creò un nuovo modello atomico che prevedeva un nucleo positivo al centro ed elettroni che ci ruotavano attorno. Ma anche questo modello non era del tutto corretto. In seguito all’ipotesi quantistica di Planck secondo cui l’energia non è continua, ma è distribuita in quanti, Bohr stabilì che le orbite degli elettroni non potevano essere causali. Nel suo modello atomico gli elettroni possono compiere solo orbite corrispondenti a una ben precisa energia, e queste orbite elettroniche sono caratterizzate ciascuna da un valore noto come numero quantico.

Greggio Lucia