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FISICA/ Ecco come gli scienziati hanno "placcato" la particella introvabile

ANDREA SORANNO spiega come l’esperimento-simulazione del gruppo del Roos faccia finalmente luce sulle domande sollevate dalle teorie di due grandi premi Nobel 80 anni fa, aprendo ora spazio alla verifica dell'esistenza di altri fenomeni quantistici tuttora inosservati

particellafantasmagoricaR375_07feb10.jpg (Foto)

 

È sorprendente che la nostra mente possa elaborare teorie in grado di spiegare fenomeni naturali e al contempo che attraverso di essa ci sia concesso di prevederne di nuovi e inaspettati. Talvolta si arrivano a ipotizzare fenomeni così impensabili che sono necessari anni, o addirittura decenni, prima di avvicinarsi solamente alla possibilità di verificarli.

La storia dello "Zitterbewegung" ne è un esempio e inizia circa ottanta anni fa: siamo sul finire degli anni ’20 e il luogo è il St. John's College di Cambridge. Un giovane inglese, laureatosi prima in ingegneria e poi in matematica, si appassiona alle due grandi scoperte che hanno travolto la fisica del ’900: la relatività di Einstein e la meccanica quantistica. Non ha ancora trent’anni, molti lo descrivono come un tipo riservato, così timido da camminare spesso rasente ai muri, molto preciso e puntiglioso, soprattutto innamorato della perfezione della matematica. Si chiama Paul Dirac e nel giro di un paio di anni troverà il modo di coniugare queste due incredibili visioni della realtà, ottenendo un'equazione in grado di descrivere il comportamento quanto - meccanico di alcune particelle (dette a spin semi-intero, come gli elettroni) non trascurando i principi fondamentali della relatività speciale (la velocità della luce è finita ed è la massima velocità di trasmissione di informazioni nel vuoto).

La meccanica quantistica pochi anni prima aveva già aperto un divario tra le teorie formulate e la percezione quotidiana del mondo fisico: com’è possibile che una particella possa occupare simultaneamente due posizioni distinte nello spazio? Il mix di meccanica quantistica e relatività speciale di Dirac suggerisce ipotesi ancor più esotiche. Nell'interpretare la sua stessa formula egli giunge a postulare l'esistenza di un’anti-particella, simmetrica all'elettrone, ma di carica opposta: il positrone. Inizialmente accolta come un'audace interpretazione di una formulazione matematica, questa nuova particella sarà osservata pochi anni dopo nello studio dei raggi cosmici, confermando le previsioni di Dirac. Oggi i positroni sono quotidianamente impiegati negli ospedali per ottenere immagini del corpo umano tramite la PET (Positron Emission Tomography).

 

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