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Trascrizione

Le domande semplici sono quelle più ardue da soddisfare.

Cos’è una “cosa”?

Perché le “cose” succedono? E perché accadono nel modo in cui accadono?

Affrontiamo la questione un passo alla volta.

Di che cosa sei fatto tu?

Tu sei materia, la quale è fatta di molecole, le quali sono composte da atomi, ed essi sono fatti di particelle elementari.

Ma se le particelle elementari sono i più piccoli oggetti esistenti,

di che cosa sono fatte?

Per rispondere ad una domanda semplice, iniziamo in modo semplice.

“Ripuliamo” tutto l’Universo.

Via materia, antimateria, radiazioni, particelle: tutto.

Adesso osserviamo più attentamente… il nulla assoluto.

Che cos’è lo spazio vuoto?

È ciò che chiamiamo “il vuoto”?

Non ci sono atomi, né materia, niente di niente? È veramente così vuoto?

Il “nulla” fornisce i mattoncini per costruire tutto.

In un certo senso, lo spazio vuoto è molto simile ad un vasto e calmo oceano.

Mentre l’acqua è calma, quando non succede nulla,

una brezza decisa può dar luogo a consistenti onde.

Il nostro Universo funziona in maniera molto simile:

vi sono questi “oceani” ovunque.

I fisici li chiamano “campi”.

Ciò può sembrare una strana novità, ma prova a pensare, per esempio, alle radiazioni:

eccitando ciò che viene chiamato “campo elettromagnetico”,

si forma un piccolo affarino, il quale altro non è che la particella detta “fotone”,

quella che trasporta le radiazioni,

noi la percepiamo come luce.

Ciò non si applica solo alla luce:

ogni particella nell’Universo è fatta così.

Ci sono campi per ogni particella della materia, ciascuno con le proprie regole.

Per esempio, insieme al campo elettromagnetico,

c’è un campo di elettroni ovunque nell’Universo

e gli affarini di tale campo sono gli elettroni.

In tutto, i campi del nostro Universo possono produrre diciassette particelle,

le quali possono essere suddivise in tre categorie:

i leptoni, i quark e i bosoni.

I leptoni consistono negli elettroni,

insieme ai loro cugini: le particelle muone e tauone;

a ciascuna corrisponde un particolare neutrino.

Poi ci sono i quark:

i quark sono la famiglia delle particelle nucleari,

sono sempre uniti in gruppi e coppie

e formano protoni e neutroni, i quali costituiscono i nuclei degli atomi.

Insieme, i leptoni e i quark sono le particelle della materia.

Queste formano tutto ciò che vedi:

l’aria che respiri, il Sole che ti riscalda,

il computer che stai usando in questo momento per distrarti da ciò che dovresti fare.

Ma le cose non esistono e basta: sono anche capaci di fare altre cose!

In un senso vagamente filosofico, le proprietà di una cosa

fanno parte di essa esattamente come la sua stessa esistenza.

Ed è qui che entrano in gioco i bosoni e i campi che li costituiscono.

Laddove i quark e i leptoni si formano a partire da campi di materia,

i bosoni sono fatti da campi di forze.

Chiamiamo “forza” una regola dell’Universo

e, finora, sono state scoperte quattro forze fondamentali.

La forza elettromagnetica, la gravità e le forze nucleari forte e debole.

Queste forze sono il libro delle regole di un gioco in cui le pedine sono le particelle

e il gioco è l’Universo.

Esse dicono alle particelle cosa queste possono fare e come possono farlo.

Gli alfieri si spostano in diagonale, le particelle prive di massa si muovono alla velocità della luce,

i cavalli possono saltare, la gravità attrae.

Le forze sono le regole che governano le interazioni fra le particelle,

e ciò le rende, in fin dei conti, le regole per l’assemblaggio delle particelle in tutte le grandi cose che vediamo nell’universo.

La gravità non è solo la regola delle orbite attorno al Sole o delle mele che cadono dagli alberi:

come regola, essa afferma che la materia si attrae a formare pianeti e stelle.

L’interazione elttromagnetica non è solo la regola dell’attrazione o repulsione dei magneti

o del funzionamento della corrente nelle lampadine:

essa governa tutti i legami atomici,

dando forma a tutte le molecole.

Insieme, forze e particelle sono un po’ come i blocchi da costruzione dell’esistenza:

i bosoni sono come messaggeri, passati fra (si può dire “che connettono”) le particelle di materia,

le quali li usano per dirsi a vicenda come muoversi.

Ogni particella usa un certo insieme di forze per interagire con altre particelle.

I quark, per esempio, possono interagire fra di loro tramite l’interazione elettromagnetica e la forza nucleare forte,

ma gli elettroni non usano la forza nucleare forte, solo quella elettromagnetica.

I quark si scambiano bosoni della forza forte

trasferendosi l’un l’altro l’attrazione nucleare forte,

mentre i protoni che essi costruiscono scambiano particelle elettromagnetiche (fotoni) con gli elettroni.

Di conseguenza, i quark finiscono per legarsi in nuclei

mentre gli elettroni restano attaccati grazie alla loro attrazione elettrica, formando gli atomi.

Nonostante l’Universo abbia un sacco di grandi, incasinati fenomeni

quali la vita, le supernove e i computer,

i quali sembrano, in apparenza, complessi,

se si ingrandisce una cosa qualsiasi a sufficienza, ci si ritrova solamente con diciassette particelle che emergono dai rispettivi campi

e giocano un gioco con quattro regole.

Riassumendo, nella forma più basilare a noi conosciuta,

questo è ciò che le cose sono.

Questa teoria è ciò che i fisici chiamano “modello standard della fisica particellare”.

Tu, in pratica, non sei nulla di più che perturbazioni

in un oceano eccitato dall’energia

e governato dalle forze che costituiscono le regole dell’Universo.

Ma perché? E cos’è una forza?

Dovremo analizzare qualche altra semplice questione per giungere sino in fondo a questo problema.

Abbiamo fatto qualche sfondo con alcune delle immagini di questo video;

li puoi trovare su patreon.com.

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Mentre ci pensi su, ecco alcuni altri video che abbiamo fatto.

[Sottotitoli a cura di Nico Maddalena]