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

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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