Dell’esistenza dell’atomo

L’atomo esiste!

Cancellate subito quel sorrisino sarcastico che sta affiorando sui vostri volti: non voleva essere uno scoop, so benissimo che è cosa nota  da circa un centinaio d’anni! Eppure, nonostante il mondo in cui io sono nata fosse già atomico, (indizio sulla mia età: ho meno di cento anni )  e allora si parlasse addirittura  di Era Atomica, poche sono  le cose  capaci di affascinarmi e di obbligarmi a pensare come invece  è in grado di fare  l’atomo. Potrei quasi dire che mi fa piacere che esista. Quando guardo il gatto Astro o il cactus fiorito, quando respiro o mi accorgo di vivere, ecco,  immediatamente,  mi viene in mente lui, l’atomo, la materia prima  di  tutto l’universo.  Se poi, da chimico, sostituisco “atomo” con “elemento”,  mi appaiono tutti lì,  strategicamente disposti sulla tavola  periodica  e non posso che stupirmi che la straordinaria varietà del mondo sia il risultato di  combinazioni, incontri e scontri di   pochi, pochissimi individui ( 118 sulla tavola, ma molto meno quelli attivi).

Stupore: questo mi scatena l’atomo, da sempre, ancor prima di incontrare Schrödinger e la meccanica quantistitica all’Università e di scoprire che non solo era impossibile da vedere, ma anche da immaginare! Anche se un modo per vederli oggi c’è.

E’ vero che gli atomi  non potranno mai essere visti con gli occhi o utilizzando un normale microscopio. Sono troppo piccoli per la luce visibile la cui lunghezza d’onda è migliaia di volte più grande di un atomo.

Oggi però, si può però ottenere un’immagine indiretta dell’atomo usando altri tipi di microscopi che non usano la luce visibile, come ad esempio un microscopio elettronico o uno scanning tunneling microscope STM. Le immagini  che mostrano sono false: forme e colori sono aggiunti dai computer. Tuttavia si può ottenere una mappa che dà informazioni sulle dimensioni e la la loro  disposizione.

Lo scanning tunnelling microscope (STM) è uno strumento fantastico che  ci ha permesso negli ultimi 20 anni di vedere gli atomi uno a uno.
Questo microscopio consiste di una punta che puo’ essere fatta scorrere (scanning) sulla superficie del materiale metallico del quale si vogliono “fotografare” gli atomi. E’ possibile posizionare la punta con grandissima precisione a una distanza fissa dalla superficie. Il microscopio funziona registrando la posizione della punta in ogni momento. Queste misure ci danno una rappresentazione in rilievo della superficie dove le “montagne” sono i singoli atomi. Il posizionamento è  fatto mantenendo costante la corrente che si stabilisce tra la punta e il campione: corrente dovuta all’effetto tunnel ( tunnelling).

Se cliccate qui, potrete vedere delle immagini fantastiche!

Immaginare un atomo con tanto di  nucleo ed elettroni  invece,  diventa davvero arduo visto che i modelli ancora  presenti sui libri scolastici non sono soddisfacenti e l’unico modo per descriverlo correttamente è quello di utilizzare  funzioni d’onda,  funzioni matematiche  di soluzione non proprio intuitiva! Non voglio  ancora affrontare l’argomento ma posso consigliare due libri  che ho trovato molto interessanti e piacevoli

Jim Al-Khalili- La fisica dei perplessi- Bollati Boringhieri

Marco Delmastro – Particelle familiari- Editori  Laterza (ottimo per gli studenti delle superiori!)

Ma ritorniamo allo scoop iniziale: L’atomo esiste ! E’ questo il titolo che ho dato alla traduzione in filmato di alcune slide di un lavoro in  power point fatto qualche tempo fa.  Non è stupendo ma può essere  didatticamente utile perchè  racconta brevemente il percorso  fatto dall’uomo  per arrivare ad affermare l’esistenza degli atomi.

Vi lascio con due visioni poetiche dell’argomento distanti più di 2000 anni fra loro:  alcuni frammenti  di tratti da un meraviglioso poema latino De rerum natura di Lucrezio  (98-54 a.C.) e il video “il bambino e il suo atomo ” IBM (2o13 d.C)

E affinché tuttavia dei miei detti non dubiti

per il fatto che gli atomi sfuggono agli occhi,

apprendi che esistono corpi oltre gli atomi

che nemmeno si possono vedere e dei quali

devi tu stesso ammettere l’essere.

……

inoltre sentiamo dei corpi gli odori diversi

e niente vediamo venire alle nari;

nè i flussi vediamo del caldo e del freddo

nè dato è di scorgere il suon della voce;

eppure son cose di vita corporea,

perchè muovono i sensi: infatti

toccar ed esser toccato a nulla è possibile

che non sia di natura corporea.

…

Lucrezio  De rerum natura, I , 263-270, 297-304