Senza peso…

di Marco Castellani 

Sono sempre io, Phòs, il vostro fotone preferito. O insomma, spero che sia il preferito, ma non ne sono certo. D’altra parte, potrei speculare sul fatto che in realtà non è sempre facile distinguere un fotone dall’altro, non è che possiamo appiccicarci sopra delle pecette o metterci una targa. Anche perché, come vorrei dirvi oggi, noi fotoni non abbiamo niente su cui appiccicare…

E’ così, non abbiamo massa. La cosa potrebbe essere sorprendente, a pensarci bene. Cioè, se solo ci pensate un momento, potreste ancora sorprendervi. Specialmente se siete di quelli che pensano che una cosa, per esistere, deve potersi toccare. Beh, no, scordatevelo. Un fotone non si tocca. Ecco, proprio io, proprio io che vi sto parlando: io non ho massa. Lo dice proprio la fisica, non è che me lo invento io.

Non ho massa. Non peso niente.

Non ho massa. Eppure, esisto.

Cioè, esistono un sacco di cose che non si possono toccare. Esistono, semplicemente. E io sono una di queste. Siamo così concreti che se – metti caso – sparissimo in un istante, voi piombereste nel buio più totale. Non potreste vedere proprio un bel niente.

Comunque, io vi conosco. Conosco i vostri ragionamenti, beh non ha massa, esagerato.. sarà un modo di dire.. magari vuol dire soltanto che pesa poco, pochissimo, quasi niente… 

E invece no, non quasi niente. Proprio niente.

Non è che sia quasi uguale, no. Fa tutta la differenza del mondo.

Anzi, dell’universo.

Photo Credit: Phillip Ritz via Compfight cc

Ora vi dico. Però per farvi capire devo dirvi qualcosa di più riguardo al mio lavoro. Io, in qualità di fotone, sono il mediatore della forza elettromagnetica. Parole grosse, lo so… ma il significato è semplice. La forza elettromagnetica è una delle quattro forze fondamentali dell’universo. Sono solo quattro, in fondo è molto semplice. Le altre sono la forza gravitazionale, la forza forte e la forza debole. Le ultime due lasciatele perdere, per ora, perché diventano importanti a livello di fenomeni atomici. Nell’universo la forza elettromagnetica e quella gravitazionale spiegano praticamente tutto.

Ed eccoci al punto: sono forze che si estendono all’infinito. Che intendo? Che la Terra è attirava dal Sole, ad esempio, anche se è lontanissima da lui. Non c’è problema di lontananza: due corpi con massa si attirano sempre e comunque. E così la forza elettromagnetica, che attira tra loro particelle cariche positivamente e cariche negativamente. Non c’è problema quanto siano lontane, la forza elettromagnetica li attira, in maniera inversamente proporzionale alla distanza tra loro, elevata al quadrato.

Dunque anche se la distanza va verso l’infinito, c’è sempre un’attrazione tra – diciamo – un elettrone e un positrone (tipo un elettrone, però carico positivamente), calcolabile. Fossero pure ai margini estremi dell’universo.

Questo però solo perché noi fotoni (e qui torniamo a bomba) non abbiamo massa.

Seguitemi, cerco di farvela un po’ facile, a costo di abbandonare per un attimo un po’ di rigore scientifico (lo potrete sempre recuperare, poi). Prima di tutto, considerate che secondo la fisica moderna, la massa è energia (e qui già qualche dubbio sul fatto che una cosa per esistere deve avere massa, deve “esserci” magari vi potrebbe venire). Sì, la massa è una qualità particolare di energia. I fisici lo sanno già da un bel po’.

La legge che regola tutto è quella di Einstein. Dividendo o moltiplicando per la velocità delle luce al quadrato, si passa da massa ad energia, avanti e indietro. Stessa roba, solo un termine costante di mezzo.

C’è poi l’altra regola, l’unica altra che vi chiedo di digerire, che è il principio di indeterminazione di Heisemberg. Suona spaventoso, lo so, ma è semplice. Sapete che nello spazio quantistico, particelle si creano in continuazione. Lo spazio vuoto non è vuoto: è come in perpetua ebollizione. E il principio di Heisemberg regola questa spinosa faccenda. In pratica dice che tanto più è grande l’energia di una particella che spunta fuori, tanto meno può vivere (e dunque tanta meno strada può fare, nel suo tempo di vita). In termini più precisi, l’energia moltiplicato il tempo di vita, è una costante.

Se una particella ha massa, ha dunque una energia minima: quella legata alla sua massa.

E’ qui che io vinco alla grande. Non avendo massa, posso avere energia piccola a piacere. Dunque posso vivere quanto voglio, senza violare il principio di Heisemberg (se l’energia è molto piccola, il tempo di vita può essere molto grande). E posso andare lontanissimo. Lontanissimissimo. Davvero. Se volete una trattazione un po’ più rigorosa (con qualche formuletta scritta giù per bene) di quello che vi sto raccontando, potete magari iniziare da La storia delle particelle nel Big Bang.

Comunque. Se avessi massa come i miei amici, le particelle mediatrici delle interazioni forti e deboli, il mio raggio di azione sarebbe molto molto più limitato. E infatti loro fuori dall’atomo.. puff! Non si vedono proprio!

Questo vi dovrebbe dire qualcosa a proposito della massa del mio amico gravitone… quello che i fisici pensano regoli la forza gravitazionale. Che ne dite, cosa pensate per questo? Può avere massa? O è come me, in fondo? Splendidamente senza peso…?

Questa è la terza parte delle avventure di Phòs. Se vi siete persi qualche puntata del vostro fotone preferito, sappiate che le trovate sempre tutte qui. 

Marco