Cosa hanno in comune, un filosofo greco,
e un Quacchero del XIX secolo,
con scienziati vincitori del Premio Nobel?
Sebbene siano separati da più di 2400 anni di storia,
ognuno di essi ha contribuito a rispondere all'eterna domanda:
di cosa sono fatte le cose?
Era circa il 440 a.C. che Democrito per primo propose
che qualunque cosa nel mondo fosse fatta di piccole particelle
circondate dal vuoto.
E ipotizzò inoltre che variassero in forma e dimensioni
in base alla sostanza che vanno a formare.
Chiamò queste particelle "atomi", dal Greco, indivisibile.
Le sue idee erano in contrasto con i più famosi filosofi dei suoi giorni.
Aristotele, per esempio, dissentì,
affermando invece, che la materia era composta da quattro elementi:
terra, aria, acqua, e fuoco,
e più tardi gli scienziati seguirono l'esempio.
Gli atomi rimasero dimenticati fino al 1808,
finché un Quacchero di nome John Dalton contestò la teoria Aristotelica.
Mentre l'atomismo di Democrito era puramente teorico,
Dalton dimostrò che le sostanze comuni si scompongono sempre negli stessi elementi
e nelle stesse proporzioni.
Concluse che i vari composti
erano combinazioni di atomi di elementi diversi,
ciascuno di particolare dimensione e massa
che non possono né essere creati, nè distrutti.
Anche se ricevette molte onorificenze,
come Quacchero, Dalton visse modestamente fino la fine dei suoi giorni.
La teoria atomica era ora accettata dalla comunità scientifica,
ma il prossimo grande passo
non sarebbe venuto fino quasi un secolo più tardi
con il fisico J.J. Thompson che nel 1897 scoprì l'elettrone.
In quello che potremmo definire il modello del biscotto al cioccolato
dimostrò come gli atomi fossero sfere riempite uniformemente di materia positiva
riempite di elettroni carichi negativamente.
Thompson vinse il Premio Nobel nel 1906 per la sua scoperta dell'elettrone,
ma il suo modello dell'atomo non restò a lungo.
Questo perché gli capitò di avere alcuni studenti piuttosto intelligenti,
tra cui un certo Ernest Rutherford,
che sarebbe diventato noto come il padre dell'era nucleare.
Studiando gli effetti dei raggi X sui gas,
Rutherford decise di investigare gli atomi da più vicino
sparando particelle alfa caricate positivamente attraverso una lamina d'oro
Sotto il modello di Thompson,
l'atomo disperde un filo di carica positiva
non sufficiente per deviare le particelle da qualche parte.
L'effetto sarebbe quello di palle da tennis
che colpiscono un sottile strato di carta.
Ma mentre la maggior parte delle particelle passarono,
alcune rimbalzarono indietro,
suggerendo che la pellicola fosse più come una spessa rete a maglie larghe.
Rutherford concluse che gli atomi sono per lo più spazio vuoto
con un po' di elettroni,
mentre il più della massa era concentrata nel centro,
che chiamò nucleo.
Le particelle alfa passano fra i buchi
ma rimbalzano quando trovano
il nucleo più denso e carico positivamente.
Ma il modello atomico non era ancora del tutto completo.
Nel 1913, un altro studente di Thompson, di nome Niels Bohr
ampliò il modello nucleare di Rutherford.
Attingendo a precedenti lavori di Max Planck e Albert Einstein
stabilì che gli elettroni orbitano attorno al nucleo
a determinate energie e distanze,
in grado di passare da un livello all'altro,
ma non di esistere fra i livelli.
Il modello planetario di Bohr fu essenziale
ma presto, incontrò alcune complicazioni.
Gli esperimenti dimostrarono
che non sono semplicemente particelle discrete
ma gli elettroni si comportano, nello stesso tempo, anche da onde,
non essendo confinate in un particolare punto nello spazio.
E nel formulare il suo famoso principio di indeterminazione,
Werner Heisenberg mostrò l'impossibilità di determinare
sia l'esatta posizione che la velocità degli elettroni
mentre girano attorno al nucleo dell'atomo
L'idea che l'elettrone non possa essere individuato
ma che esista all'interno di una serie di possibili posizioni
diede luogo al corrente modello quantistico dell'atomo,
un'affascinante teoria con una nuova serie di complessità
le cui implicazioni devono essere ancora pienamente comprese.
Anche se la nostra comprensione degli atomi continua a cambiare,
il fatto di base degli atomi rimane,
quindi festeggiamo il trionfo della teoria atomica
con alcuni fuochi d'artificio.
Quando gli elettroni che circondano un atomo saltano fra livelli,
assorbono o rilasciano energia sotto forma di luce a specifiche lunghezze d'onda,
con il risultato di tutti i meravigliosi colori che vediamo.
E possiamo immaginare Democrito guardare da lontano,
soddisfatto due millenni dopo,
di aver sempre avuto ragione.