SCIENZA & LIBRI/ Dai quark alle galassie

Una introduzione ai fenomeni naturali: dall’estremamente piccolo, le particelle elementari, passando per lo studio della Terra fino all’infinitamente grande, l’Universo delle galassie.

Un conoscenza dei fenomeni naturali, che spazia dall’infinitamente piccolo, passando per le nostre dimensioni, fino all’infinitamente grande. Come recita l’introduzione, «si parla di scienza come conoscenza, in particolare conoscenza di che cosa costituisce la materia che ci circonda, di che cosa sia e come si sia formato il nostro pianeta, come sia strutturato e come si evolva l’Universo in cui ci troviamo».

Un obiettivo ambizioso? Certamente, ma possiamo dirlo dalla lettura, in gran parte raggiunto.

Il lettore potrà quindi venire a contatto con l’immagine dell’universo attraverso tutte le sue dimensioni fornita dai vari rami della scienza moderna.

Il primo dei quattro capitoli, dal titolo Che cos’è la materia? è a cura di Gianpaolo Bellini, professore emerito dell’Università degli studi di Milano e scienziato emerito dell’Infn.

Sicuramente il suo compito è stato il più impervio, dato il linguaggio complesso e specifico dello studio delle particelle elementari. Tuttavia l’abilità di esprimere con chiarezza in un linguaggio non specifico concetti di una notevole complessità permette di seguire abbastanza bene il discorso. Con un percorso storico talora implicito, ma sempre presente, siamo guidati alla struttura elementare della materia, in primo luogo quella ordinaria: protoni, neutroni, elettroni. Quindi siamo introdotti ai misteri del dualismo onda corpuscolo con esemplificazioni al tempo stesso semplici e rigorose. Si parla poi di antiparticelle e di particelle instabili. Infine un richiamo storico sul lavoro degli scienziati sulla struttura della materia. All’inizio è opera della chimica, poi interviene la fisica con acceleratori sempre più potenti, fino ad arrivare alla classificazione delle particelle elementari secondo quello che viene chiamato Modello Standard.

Il secondo capitolo Il pianeta Terra è a cura di Enrico Bonatti, studioso della geologia degli oceani e membro dell’Accademia dei Lincei. Prima viene offerta una breve descrizione della struttura terrestre, dall’atmosfera fino al nucleo più interno. Poi viene affrontato il problema dell’età della Terra e del suo meccanismo di formazione. Per chi non è esperto della questione potrà essere una sorpresa il fatto che fino a circa metà dell’800 l’età ipotizzata della Terra non superava i 6000 anni.

Ma lo studio dei decadimenti radioattivi ha permesso di aumentare enormemente l’età della Terra: quattro miliardi e mezzo di anni!

Un lungo percorso ha quindi portato dalla nebulosa primigenia alla situazione attuale: Dall’atmosfera primitiva alla nascita degli oceani e quindi dei continenti; l’evoluzione di questi ultimi è stato possibile studiarla con la nascita della tettonica a zolle.  Vengono anche discusse l’origine della Luna e della vita sulla Terra. Infine un cenno al futuro ancora lontano: la fine della Terra “bruciata” dall’espansione del Sole diventato una gigante rossa.

Il terzo capitolo Uno sguardo all’Universo è a cura di Marco Bersanelli, docente ordinario di Astrofisica. Il suo percorso va dal sistema solare (di cui ricostruisce la rivoluzione copernicana) fino alle stelle e all’Universo come visto dalla cosmologia moderna. Per le stelle viene fatto un richiamo esplicito al concetto di evoluzione stellare, il cui studio ha permesso di ricostruire in gran parte la vita e la morte delle stelle. Si passa poi alla struttura generale dell’Universo composto di ammassi di galassie, e alla presenza di una massa non visibile, composta di qualcosa di diverso dalla materia ordinaria, cioè la materia oscura. Si passa infine alle tematiche cosmologiche: l’espansione e l’età dell’universo, il modello del Big Bang e l’espansione inflazionaria. La conclusione è un po’ paradossale: abbiamo un modello convincente di Universo, ma il 95% di cui è costituito, la materia e l’energia oscura, è qualcosa di non sappiamo quasi nulla: sciogliere questo mistero è il compito della cosmologia futura.

Il quarto capitolo, I neutrini svelano come e perché il sole e le stelle brillano, ancora a cura di Gianpaolo Bellini, costituisce in qualche modo un’appendice, ma non assolutamente secondaria.

Mentre nel resto del libro si citano i risultati della ricerca, qui si ha una importante esemplificazione di “esperimento in condizioni controllate” concetto introdotto per la prima volta da Galileo.

Possiamo così constatare come l’aspetto sperimentale si rivela altrettanto complesso di quello teorico, sia pure in modo diverso. La teoria dice che il sole produce energia sia con la reazione pp (protone-protone) sia con il ciclo CNO (carbonio, azoto ossigeno) in cui questi elementi funzionano da catalizzatori. La dimostrazione che ciò avviene può essere fornita dal rivelamento dei neutrini prodotti in queste reazioni, di energie ben definite. L’esperimento condotto al Laboratorio del Gran Sasso, chiamato Borexino, ha permesso di rivelare i neutrini delle energie previste, dando così conferma sperimentale delle reazioni che producono l’energia solare.