Un pretesto

«I think I can safely say that

no one understands quantum mechanics.»

Richard P. Feynman

Informo tutti quanti che i giorni 23 e 24 maggio 2007 a Padova ci sarà il premio Nobel per la fisica Steven Weinberg. Qui potete trovare alcune informazioni utili. Tuttavia molti lettori che non sono del mestiere si staranno chiedendo chi diavolo sia questo qui. Quindi, magari, andranno a leggersi una sua biografia da qualche parte e scopriranno che questo personaggio, assieme ad altri due suoi colleghi, una trentina di anni fa ha vinto il premio Nobel per la fisica. In questa biografia ci sarà anche scritto il motivo della premiazione, ovvero la monumentale opera di unificazione delle interazioni elettromagnetiche con quelle deboli in un'unica teoria, la teoria delle interazioni elettrodeboli. Ebbene, cari amici non-fisici, probabilmente vi state chiedendo cosa sia tale teoria e quale significato abbia. Se avete queste domande, allora questo post è fatto apposta per voi. Se invece sapete già tutto o non ve ne importa niente, allora potete anche leggere direttamente il post successivo, che devo ancora scrivere. Quindi ecco quello che farò: siccome è da circa due settimane che sto scrivendo una tesina proprio su questi argomenti, è un tema che sento particolarmente vicino e voi, cari amici non-fisici, dovete assolutamente sapere di cosa si tratta, così capirete, almeno in parte, come funzionano le cose. Dal momento che sono argomenti abbbastanza complessi da trattare senza una corretta impostazione matematica, cercherò di essere il più chiaro possibile e tenterò, dove possibile, di rendere l'argomento più divertente e facile. State con me, cari amici non-fisici, cercate di seguirmi: non vi chiedo tanto, solo un ragionamento dopo l'altro. Un'altra cosa: per illustrarvi sommariamente la teoria elettrodebole è essenzialmente necessaria, oltre ad una buona preparazione matematica, una buona conoscenza della fisica classica e di quella quantistica, in special modo della teoria quantistica dei campi (d'ora in poi QFT). Queste branchie della fisica, soprattutto l'ultima, sono tra le più difficili ed intricate e purtroppo nemmeno noi astronomi/astrofisici (da qui in poi AeA) le sappiamo bene. L'idea che sta alla base della QFT è però abbastanza semplice, come vedremo. Quindi nella descrizione che segue vi darò, quando servono, le nozioni necessarie per la comprensione dei fenomeni. Detto questo, passo subito al succo del discorso.

Quando il cielo è limpido, nelle sere d'estate, come del resto in quelle delle altre tre stagioni, lo spettacolo del tramonto è la cosa più romantica che esiste: mentre il sole sparisce all'orizzonte, il cielo si dipinge di arancio, di rosso, di magenta, di viola, di blu e infine di nero e spuntano le prime stelle. Questa situazione è particolarmente adatta all'accoppiamento del maschio e della femmina e fornisce spunto di molte poesie. Tuttavia noi AeA, come pure i fisici credo, siamo abituati a cercare una spigazione dei fenomeni che ci si parano davanti facendo cospicuo uso delle leggi delle fisica in nostro possesso. Ebbene, tra tutti i fenomeni, anche il tramonto. Dovete sapere che qualcuno (o meglio, lui e lui) una volta mi ha detto che "al tramonto sono presenti tutte e quattro le forze fondamentali". Questo naturalmente è vero anche di giorno, ma detto così è un formidabile contrasto tra il romanticismo del tramonto e la fisica che ci sta dietro. Beh, vediamo quali sono queste forze che "agiscono" al tramonto.
Iniziamo con quella più evidente, ovvero quella che regola il movimento del Sole al di sotto dell'orizzonte terrestre. Tutti sappiamo, ma è sempre bene ricordarlo che non si sa mai, che si tratta della gravità.

L'altra forza fondamentale, anche questa alquanto evidente, è la responsabile dei magnifici colori del cielo, ovvero la luce. Certo, la luce non è una forza, ma i "portatori di luce" sono coloro che la mediano e tale forza è quella elettromagnetica.

Ce ne sono poi altre due, meno evidenti perché non si manifestano macroscopicamente e sono l'interazione forte e quella debole. Questi due tipi di interazioni si manifestano a livello subatomico: la prima è la responsabile della nostra esistenza, ovvero è la forza che tiene assieme i protoni e neutroni nel nucleo degli atomi, mentre la seconda, quella debole, è la responsabile della scarsissima interazione dei neutrini con la materia, oltre che del decadimento del neutrone e altri fenomeni fisici di particolare interesse (per i fisici).

A prima vista, dunque, sembra che queste quattro interazioni siano sconnesse tra di loro: mentre la gravità e l'elettromagnetismo si manifestano macroscopicamente e sappiamo, almeno in parte, le conseguenze che esse provocano, dall'altra parte abbiamo altre due interazioni che, senza l'aiuto degli acceleratori di particelle e ad altri astrusi macchinari, non sapevamo nemmeno esistessero. Ebbene, vi anticipo che, a parte la gravitazione, le altre tre interazioni fondamentali si possono descrivere usando un formalismo comune, la QFT, e che in particolare la forza elettromagnetica e quella debole sono in realtà due aspetti diversi della stessa entità, l'interazione elettrodebole.

Siccome sono stanco e domani devo alzarmi presto, concludo qui il post odierno e rimando il tutto al prossimo. Spero comunque di avervi invogliati, cari amici non-fisici, a volerne sapere di più e quindi a voler leggere (con molta attenzione) il prossimo post che non ho ancora scritto.