La ricerca dell'atomo in 2400 anni - Theresa Doud

Lezione intera: http://ed.ted.com/lessons/the-2-400-year-search-for-the-atom-theresa-doud

Come sappiamo di cosa è fatta la materia? Il lungo viaggio verso l'atomo, ebbe inizio 2400 anni fa, con il lavoro di un filosofo greco e più tardi continuato da un Quacchero e da alcuni scienziati vincitori del Premio Nobel. Theresa Doud spiega in dettaglio la storia della teoria atomica.

Lezione di Theresa Doud, animazione di TED-Ed.

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.