Elementare (o fondamentale)

 

Approfondimento a cura della redazione di ScienzaPerTutti

 Il mondo intorno a noi e l'intero universo sono popolati da una grande diversità di materia, ferma o in moto, calda o fredda, luminosa o oscura e così via. I filosofi hanno sempre cercato di trovare una spiegazione che riducesse questa varietà alla combinazione di pochi mattoni fondamentali, chiamati elementi, e alle forze che agivano tra di loro, esattamente come la sterminata varietà di edifici è semplicemente dovuta al modo di combinare i mattoni tenendoli insieme con la malta.

La parola 'elemento' sarà una parola chiave lungo tutto il nostro percorso di esplorazione dell'infinitamente piccolo. Il concetto di 'elemento' ovvero del 'mattone fondamentale' è spesso alla base del modo in cui gli uomini costruiscono e comprendono la realtà che li circonda. È importante capire che 'elemento' è un termine relativo a quello che si studia, come i mattoni di argilla sono gli elementi fondamentali di una casa, così i singoli edifici sono gli elementi fondamentali per chi studia la composizione di una città, e le stesse città sono gli elementi fondamentali per un urbanista che studia per esempio come è organizzato il traffico in una regione.

Continuando con questo parallelo, sono altrettanto importanti per la comprensione di questi oggetti compositi sia la malta, sia le strade fra le case sia le ferrovie tra le città, perché queste determinano il modo in cui gli elementi componenti si possono scambiare cose o persone, oppure in una parola, come interagiscono tra di loro.

Da quando è nata la scienza moderna, nel XVII secolo, il compito di tentare di spiegare come è fatto l'universo (a parte la materia vivente) è passato dai filosofi ai fisici e ai chimici. Innanzi tutto essi trovarono i componenti di tutta la materia ordinaria, così già nel secolo XIX i chimici avevano i mattoni fondamentali, gli atomi, e le regole di interazione degli elementi della loro branca della scienza. Il chimico inglese Dalton ipotizzò nel 1803 che gli atomi di tutti gli elementi conosciuti fossero costituiti da aggregati del più leggero atomo esistente, cioè l' idrogeno, ma questa teoria non era necessaria per far 'funzionare' la chimica, quindi rimasero i fisici a cercare di spiegare la composizione e le leggi degli atomi.

Nonostante la parola 'atomo' significhi indivisibile, e tale è per i chimici, i fisici cominciarono a cercare di rompere l' atomo in parti più piccole, per capire quali erano i suoi mattoni. Per prima venne fuori una 'scheggia' molto leggera, quello che noi ora chiamiamo elettrone. Molte cose sembravano tornare con l'ipotesi che gli atomi più pesanti dell'idrogeno fossero composti di elettroni e un insieme di atomi di idrogeno, come aveva ipotizzato Dalton.

Una scoperta fondamentale fu poi che la forza con cui gli elettroni erano legati negli atomi era in corrispondenza con la forza con cui gli atomi si legavano tra loro, quindi le leggi della chimica avrebbero potuto trovare la loro spiegazione una volta compreso come gli elettroni erano legati negli atomi. Ritroveremo nel percorso sul Modello Standard che la comprensione delle interazioni fra gli elementi di un oggetto composto chiarisce perché gli oggetti composti abbiano tra loro certe interazioni.

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