Vivavoce - Rivista d'area dei Castelli Romani

RIVISTA D'AREA DEI CASTELLI ROMANI

Quelli che la fisica...

Noi, l’Universo e la Fisica

Extra-large: tutta questione di elettroni

A tutti noi è capitato, in un momento della nostra vita, di cercare di perdere peso. Difficile!
Cosa è il peso? Il peso è la forza d’attrazione esercitata dalla Terra su un oggetto materiale. Il nostro peso, quello che la implacabile bilancia ci mostra la mattina,  è la somma dei pesi delle molecole che compongono il nostro corpo: in ultima analisi, è la somma del peso dei nostri atomi.
Come sappiamo, o meglio  come dovremmo sapere, l’atomo si può immaginare formato da un nucleo centrale compatto, dove si agglomerano protoni e neutroni, attorniato da una nuvola di elettroni. Il nostro peso è quindi la somma dei pesi dei  protoni e dei neutroni  degli atomi del nostro corpo. E gli elettroni? Gli elettroni sono leggerissimi. Pesano meno di un millesimo rispetto al protone o al neutrone: un grammo ogni chilo. Non sono loro a far sballare la nostra dieta!
Malgrado gli elettroni non contribuiscano a muovere l’ago della nostra bilancia, sono proprio loro, però, a determinare la nostra taglia, la nostra estensione fisica.
Le dimensioni di ogni corpo dipendono da quelle delle sue molecole, quindi dei suoi atomi: in definitiva dalle dimensioni delle nuvole elettroniche che costituiscono le frontiere invalicabili tra  atomo e atomo. L’elettrone, così leggero, può allontanarsi molto dal nucleo. Se la sua massa  fosse più grande le nuvole di elettroni sarebbero molto più compatte attorno nucleo. Le dimensioni degli atomi, e quindi di tutti gli oggetti, sarebbero molto più piccole.
Ingrandiamo la scena un miliardo e più di volte. Ora il nucleo ci appare come un’arancia di circa  5 cm. In questa scala le nuvole degli elettroni si estendono oltre i due chilometri. Se invece l’elettrone avesse la stessa massa del protone, le orbite  si troverebbero a qualche millimetro e, alla nostra scala, le nostre dimensioni sarebbero ultramicroscopiche.
Dalle masse di protone, neutrone e elettrone dipendono – ovviamente- non solo peso e dimensione del nostro corpo, ma anche pesi e dimensioni di tutti gli oggetti del nostro Universo. Con qualche rara eccezione della quale parleremo una prossima volta.

Per la rubrica Quelli che la fisica... - Numero 63 giugno 2007