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Battaglie Tra trecento corpuscoli Nei mondo degli atomi Battaglie Tra trecento corpuscoli Quali sono gli obiettivi? Curare il cancro, spremere energie dalla materia, trovare il carburante per il viaggio nella Luna ? La vecchia meccanica di Galileo| caveva già subito una prima revi- ! csione attraverso la Relatività; uni msecondo adattamento, di certo più I pprofondo, si era dovuto praticare ' sdieci anni or sono quando ci si ac- ■ scorse che tutti i fenomeni atomici I l'erano ribelli a quella meccanica'cche pur aveva sfolgorato in mille i acampi e superbamente nell'astro-! cnomia mostrando incrollabili leg- j ndgì e pnncipn. L'emissione della luce da parte dei corpi, tutte le azioni della luce lucon la materia, i rapporti tra luceme elettricità, l'essenza stessa delle I pe a e e o a n r a a) e, di a n o i i ò o ¬ i o n al i — n gtdpgctilhnuvsgutqpvbetsmnccptfnqcpslaslaspuscoli che sono a lor volta non!divisibili e che entrano nell'editi-|radiazioni, si mostravano ribelli a inquadrarsi nel magnifico schema che si imperniava sulle leggi date da Galileo e da Newton; partendo da esse non si arrivava a spiegare un'infinità dl problemi nel campo atomico e, invano, si tentava di applicare i concetti della meccanica astronomica al moto degli elettroni negli atomi per spiegare come essi emettono le loro radiazioni e cioè la luce visibile ed invisibile; invano ci si sforzava di capire, per esempio, perchè un metallo istantaneamente colpito dai raggi luminosi o da quelli di Rontgen emetta elettroni veloci senza aver avuto il tempo di inghiottire l'energia con la quale essi escono. L'elettrone, questa ultima porzione di elettricità, lo si concepiva come un corpuscolo sferico, si discuteva se esso avesse o meno anche una massa materiale; la luce si concepiva invece come un fatto ondulatorio malgrado che alcuni fisici avessero a questa affibiato anche un carattere corpuscolare, come fosse costituita da sciami di granellinl. L'analisi delle radiazioni luminose emesse dal sole, dalle stelle e in genere dai corpi incandescenti, aveva intanto nei primi anni del nostro secolo fatto passi giganteschi e si erano scoperte delle misteriose regole empiriche che davano l'idea come l'atomo dovesse possedere un complesso di valori discontinui dell'energia, un patrimonio cioè fatto di livelli a gradini. Nel passare dall'uno all'altro di questi stati patrimoniali esso emette la luce; e anche questo concetto si mostrava in contrasto con la vecchia meccanica che non conosceva salti. Per merito soprattutto di un giovane fisico-matematico tedesco, Werner Heisenberg, fu intrappreso nel 1927 un riordinamento' dei concetti basilari per interpretare i fatti atomici abbandonando la pretesa di applicare le vedute e i metodi matematici propri alla meccanica classica delle masse visibili. Molti orizzonti si schiarirono d'incanto il mondo extranucleare dell'atomo dunque fu ed è dominato. Diciamo extranucleare perchè si era capito che ogni atomo consiste di una parte centrale o nucleo e da un bel sciame di elettroni che gli stanno attorno; tutta la chimica dipende dalla vita, ormai nota, di quel mondo di elettroni. / corpuscoli snidati Questo complesso possiede appunto dei livelli di energia ormai l | conosciuti, catalogati per ogni atome. Di ognuno si conosce il numero degli elettroni, la cui carica totale eguaglia quella del nucleo dove oltre alla carica elettrica positiva si concentra anche la massa dell'atomo, il peso cioè della sua materia. E qui si apre l'ultimo atto vissuto dalla Fisica contemporanea; vita affascinante, ancora densa di misteri, di speranze, di orizzonti pieni di promesse per gli scienziati che stanno affrontando il baluardo più nascosto della Materia, Da pochi anni sono state infatti scoperte in esperienze delicatissime e molteplici due nuove particelle « elementari », due cor- ciò di tutti gli atomi. E' bene che anche un lettore lontano da queste difficili questio ni di avanguardia conosca i due personaggi, arbitri dell'Universo:il neutrone e il protone. Il primonon ha carica elettrica, è dunque neutro; il secondo invece oltre alla carica possiede una massa che è eguale a quella del primo. Questi personaggi non sono affatto ipotetici: le fotografie eseguite con l'aiuto della camera di a e n a u i . n i i i l l a e e, n mi no tn mno a o- Wilson rivelano le scie nitidissi-me dei corpuscoli, se ne misura la Ienergia di moto, si assiste alleicollisioni, si vedono le schegge dei nuclei quando vengono disìnte-|grati, si misurano le radiazioni Iche sorgono in questi cataclismi provocati dall'uomo. I raggi cos-1mici, misteriosi messaggeri di Ienergie colossali, agiscono anche essi come proiettili che, colpendo un nucleo atomico, ne fanno uscire molte particelle che appariscono a guisa di sciami. Fabbrichiamo ora un atomo: nel nucleo, che sempre ha dimensioni attorno a un milionesimo di milionesimo del centimetro, mettiamo alcuni neutroni e alcuni protoni; avremo un nucleo fra i trecento già noti. Ebbene, è stato riconosciuto che tutti gli atomi che abbiano eguale carica nel nucleo posseg- gono identiche proprietà chimiche, ossia praticamente in tutte le applicazioni si comportano nello stesso modo. Come vivono nel nucleo, quei costituenti, quali le forze che li avvincono? Qui v'è tuttora moltomistero. Intanto i fisici si sono dati alla cura assillante di frantumare i erìnuclei' di disgregarli, allo scopo Ai nnnnci-inrnci l'intimo et11111T*a ee a a l- di conoscerne l'intima struttura facendone uscire i personaggi che li abitano allo scopo anche di trasmutare la materia per passa- re da una snecie all'altra e crea- re da una specie ali altra e crea. re nuovi corpi. L mezzo pe- effet-tuare queste tramutazioni. sogno di tutta l'Alchimia medioevale c'è: scagliare contro 1 nuclei dei corpuscoli previamente accelerati mediante forze elettriche. Questi proiettili di cui il fisico dispone sono parecchi: intanto i protoni stessi, ottenibili facilmente dal l'idrogeno; poi vi sono le particelle alfa emesse dai corpi radio attivi naturali, con velocita di circa ventimila chilometri al mi nuto secondo. Lanciamo dunque dei protoni o dei neutroni contro lastrine di al- luminio, di sodio, di calcio e stia- mo a vedere. Il primo di questi proiettili ha un poco lo svantag- gio di possedere una carica elettrica la quale ha l'effetto di rendere più radi gli incontri efficaci perchè i nuclei tendono a respingere i loro assalitori, possedendo cariche dello stesso nome (positive). Ad ogni modo qualche proiettile va a colpire il bersaglio e lo manda in pezzi. L'avvenimento ha importanza colossale perchè 11 nucleo viene sconvolto, si forma un nuovo elemento; l'assalitore viene incorporato, si estrinseca spesso quantità colossale d'energia inquantochè le particelle uscenti rappresentano una quantità di energia assai superiore a quella dei proiettili investitori. / laboratori della magìa Si sono costruiti apparecchi capaci di dare tensioni di milioni di volt, per accelerare le particelle bombardanti. E' tutta una vasta mole di esperienze che ha dischiuso risultati mirabili. I neutroni non possedendo carica elettrica, hanno maggior probabilità di investire i nuclei e di sfasciarli; si è potuto cosi seguire da vicino questo processo dell'entrare e dell'uscire dei proiettili e... delle schegge, identificare quest'ultime, riprodurre il fenomeno della radioattività, conoscere nuovi corpi, ecc. Ma si trova ancora dell'altro in questo campo speciale della Fisica. Mentre ancora un anno fa si poteva leggere che erano necessarie tensioni elettriche di 4-5 milioni di volt per poter conferire al minutissimo protone che si slancia verso la fortezza nucleare le velocità formidabili necessarie all'azione dirompente, ora si constata che bastano tensioni assai basse. Oggi si viene a constatare che neutroni « lenti » possono essere adoperati come efficaci mezzi di trasformazione perchè è una questione di probabilità: molti obici non rapidi suppliscono alla potenza di uno violentissimo. Recentemente, grazie ad alcuni accorgimenti, due sperimentatori sono riusciti a mantenere costante ia dose di emanazione dl radio presente sotto una campana, per tutta la durata d'una serie di prove, e ad osservare come l'emanazione influisca sulla germinazione delle sementi. Le esperienze furono condotte su una serie di grani d'avena setacciati in modo da avere dimensioni praticamente identiche. Disposti in due vasi contenenti terra della stessa qualità, lasciato ciascun vaso sotto una campana ugualmente disposta, ma dentro una delle quali era mantenuta una certa quantità di emanazione di radio, si attese l'esito della germinazione. In capo a quattro giorni i grani sottoposti all'azione radioattiva erano germinati quasi tutti (l'85 per cento) mentre gli altri in assai scarsa misura (15 per cento circa). La crescita poi permise di rilevare differenze anche più evidenti: in capo ad otto giorni le piantine della prima campana erano cresciute all'altezza di 84 millimetri, le altre appena di 16; le prime avevano un peso medio di 11 grammi, le altre di meno di due. Sguardi nell'avvenire Cosi l'emanazione del radio si è n! dimostrata capace di decuplicare -|all'incirca il peso degli steli e dl o a i i a o a ; a i o a e e aumentare notevolmente quello delle radici; ciò costituisce evidentemente un'azione tutt'altro e che trascurabile e stabilisce ben :'più nettamente di quanto fosse o!mai stato fatto per l'innanzi l'im- e e i portanza che i fenomeni radioattivi possono assumere nel modificare o promuovere i fenomeni vitali, Dal nostro fugacissimo cenno attuale forse non risalta al lettore frettoloso tutta la bellezza, l'importanza colossale delle -[ nuove conquiste definitivamente a I assicurate alla scienza e alle quali eisi legano molti nomi italiani, i Uno degli aspetti più notevoli -|di questa nuova Fisica che si sai I locca con le particelle imponderai bili attaccando i più gelosi se-1 greti della Materia e gli scrigni i I dell'Energia è costituito dalla ra- e o : ndi tni i o dioattività artificiale. Si sottopone del sodio o dell'alluminio a un bombardamento con particelle alfa o con deutoni (sono questi i nuclei di un tipo di idrogeno) e si constata che la sostanza nuova prodotta fa la concorrenza al radium metallo perchè appare miracolosamente radioattiva. Cento laboratori al mondo si dilettano oggi con questi lavori. Quale sia lo scopo preciso nessuno sa dirlo: capire quel o Che avviene nelle stelle dove la g- Vjta degli atomi è una fantastica ie o ridda di urti violenti; curare il cancro, preparare metalli dalle proprietà nuove, spremere energia dalla Materia, trovare il carei I burante per il veggio nella Luna? li o| G. Castelrranchi a iimiiiiiimiiiiumiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiimii