Dopo la storia d’esordio di In science we trust, serie realizzata da Giovanni Barbieri e Cristian Canfailla, sono uscite altre tre storie, che però non mi hanno ispirato la realizzazione di un nuovo video. Almeno fino alla pubblicazione di Viaggio nell’infinitesimo(1) su Topolino #3642.
La storia, infatti, presenta un paio di spunti interessanti dal punto di vista della meccanica quantistica. Inoltre, dopo l’approfondimento dedicato alla storia, vi proporrò gli spunti scientifici che ho tratto dalle storie precedenti della serie.
Alla ricerca di Atomino
La storia, in sintesi, racconta di come Enigm e Zapotec scendono nel micro-mondo per recuperare Atomino Bip-Bip. Appena si apprestano ad “atterrare” ecco che incontrano una città futuristica mentre Enigm afferma:
Stiamo vedendo la struttura di base della realtà, professor Zapotec! Atomi e molecole si aggregano formando materia solida, liquida e gassosa.
A parte la visualizzazione fantascientifica della storia, il balloon di Enigm ci ricorda, correttamente, come è costituita la materia che ci circonda (e di cui anche noi siamo fatti!), ma in effetti la struttura di base della realtà, quella al livello più fondamentale possibile, dobbiamo scendere fino alla distanza più piccola contemplata dalla meccanica quantistica, la cosiddetta lunghezza di Planck.
Secondo John Wheeler, uno dei massimi esperti di relatività, ma anche di meccanica quantistica, al livello della lunghezza di Planck lo spaziotempo apparirebbe come una specie di schiuma quantistica in continuo “bollore” dove le particelle vengono continuamente create e distrutte. Come vedete nell’immagine qui sotto, in cui ho sostituito alla città degli atomi la mia interpretazione della schiuma quantistica, le particelle escono sia verso l’alto sia verso il basso, e questo perché a quelle dimensioni non esiste una direzione privilegiata: non dimentichiamo, infatti, che nel mondo quantistico la gravità è trascurabile.
Vedere l’idrogeno
Proseguiamo con il viaggio: Enigm e Zapotec una volta arrivati alla città atomica, interagiscono con altri personaggi simili ad Atomino, altri atomi antropomorfi. Ovviamente questa visione è ben lontana dalla realtà, una realtà che in effetti siamo stati in grado di catturare grazie a una “fotografia” scattata nel 2013 a un atomo di idrogeno.
Nella foto, realizzata con una specie di “microscopio quantistico”, possiamo vedere l’orbitale dell’elettrone, ovvero la zona in cui è più probabile trovare l’elettrone, in perfetto accordo con quanto previsto dall’equazione di Schrodinger, datata 1925.
Ancora una volta ho pensato di modificare una delle vignette della storia per darne una visione un po’ più “realistica” (per quanto sia realistico rimpicciolirsi a quelle dimensioni!): in questo caso vediamo cosa Enigm e Zapotec avrebbero visto prima di giungere alla schiuma quantistica.
Il cielo del 1830
Con Destinazione Bosonia! su Topolino #3641, i due autori creano una specie di pasticcio temporale che porta i nostri eroi nell’Irlanda del Nord del 1830. Enigm comprende solo guardando le stelle in cielo di non trovarsi nell’epoca moderna, ma come vediamo dalle due immagini qui sotto, non c’è una differenza apprezzabile tra le due disposizioni di stelle, entrambre realizzate con Stellarium, il che qualifica Enigm non solo come un grande fisico quantistico, ma anche come un eccellente astrofilo!
La storia, però, spiccava per il titolo, un chiaro riferimento a una particolare famiglia di particelle, i bosoni. Potete quindi immaginare la mia delusione nello scoprire che la storia avrebbe avuto come spunto scientifico quello astronomico. Recuperiamo, però, quello che sarebbe potuto essere (e che potrà tornare utile in futuro) andando a scoprire cosa sono i bosoni.
Una folla di particelle
Con il nome “bosone” si indicano alcune particolari particelle elementari, previste nel modello standard ed effettivamente osservate, che sono preposte alla “comunicazione” tra le particelle dette fermioni. La principale differenza tra queste particelle è nel valore dello spin(2): mentre i fermioni hanno spin semintero (1/2, 3/2, ecc…), i bosoni hanno spin intero (0, 1, 2, ecc…), ovviamente sia positivo sia negativo.
In effetti c’è una seconda differenza fondamentale, ma ci arriviamo tra poco. Ritorniamo sulla questione della “comunicazione”. Le particelle elementari sono legate una con l’altra dalle cosiddette forze fondamentali, che al momento sappiamo essere quattro. Ciascuna di queste forze ha caratteristiche differenti, sintetizzate nei “numeri quantici”. L’informazione di questi numeri quantici viene trasportata in natura proprio dai bosoni, così le particelle fermioniche modificano o meno il loro moto in funzione di quale bosone interagisce con loro.
Un’altra importante caratteristica, che in qualche modo è anche consequenza dell’avere uno spin intero, è quella di non seguire il principio di esclusione di Pauli. Secondo tale principio, due fermioni con gli stessi numeri quantici non possono occupare la stessa porzione di spazio. Ebbene i bosono, invece, possono!
La cosa può essere vista molto bene attraverso la così detta statistica di Bose-Einstein. A svilupparla fu, in particolare, il fisico teorico Satyendra Nath Bose a partire dal lavoro di Albert Einstein che spiegava l’effetto fotoelettrico e per il quale il fisico tedesco ottenne il premio Nobel nel 1921.
Fu proprio in onore del lavoro di Bose, che Paul Dirac propose il nome di boson, bosone, per queste particelle.
Questione di scienza
Il tornado intelligente, pubblicata su Topolino #3637, presenta una storia piuttosto interessante soprattutto perché appare ispirata ai classici annunci in cui degli scienziati indipendenti, che per lo più si pongono come imprenditori, propongono delle innovazioni tecnologiche incredibili che la scienza accademica non è ancora riuscita a ottenere, senza permettere, però, di poter osservare nel dettaglio queste innovazioni usando lo scudo del “segreto industriale”. Un po’ come la storia dell’e-Cat di qualche anno fa.
E’ allora significativa una delle battute finali di Enigm:
Un vero scienziato non fa annunci roboanti, ma esce allo scoperto solo quando può dare risultati certi, misurabili e ripetibili!
Molto più divertente, invece, la battuta sempre di Enigm relativa ai problemi di cuore di Zapotec su Il segreto del tarallium su Topolino #3639
Non ci capisco niente! Poco fa Zapotec era più triste di un inegrale indefinito, e ora… sorride!
A me ha fatto ricordare più che la tristezza degli integrali indefiniti, quella degli studenti di ingegneria quando, per colpa degli integrali indefiniti, non passavano l’esame di matematica!
- Il titolo riecheggia il Viaggio allucinante, film del 1966 diretto da Richard Fleischer e che vedeva un sottomarino rimpicciolito fino a dimensioni tali da poter essere iniettato dentro un corpo umano. ↩︎
- Lo spin è, in termini semplici, il numero quantistico che fa capire quale tipo di simmetria rispetto alle rotazioni segue una data particella. ↩︎
