Questo articolo è una delle tante "ciliegine cosmiche" che potete gustare QUI

Beh... forse ho semplificato un po' troppo la situazione (QUI), ma il concetto di base è abbastanza corretto e... realistico. La nostra Daniela-Scherzy non c'è andata così distante...

Tutto nasce dall'articolo ultra semplificato sul modello standard, una prima visione oltremodo schematizzata e decisamente vaga. Proseguire? La risposta mi è stata data da una... domanda fattami privatamente: "Che cos'è lo spin?".

La traduzione porterebbe a pensare a una rotazione di un elettrone (ad esempio) attorno al proprio "asse". In realtà, lo spin ha proprio come dimensioni quelle di un momento angolare, ma l'analogia si ferma lì. Teniamo anche presente che, se l'elettrone ruotasse veramente, un punto della sua superficie (sempre che possa esistere una superficie) supererebbe la velocità della luce. Lo spin, quindi, è un certo parametro intrinseco della particella, tale e quale (in senso molto generico) alla massa o alla densità o a quello che preferite.

Mi sono quindi detto: "Perché non provare ad andare più a fondo? Finora ci siamo limitati a nominare gli stati quantici e sarebbe ora di conoscerli più da vicino". Oltre allo spin, poi, sarebbe anche bello parlare di sapori e di profumi... Ma non pensiamo certo che le nostre particelle, oltre che a "ruotare", possano davvero avere il gusto di un pomodoro o profumare di violetta... Un progetto abbastanza ambizioso, soprattutto se legato a una necessità di chiarezza estrema (nei limiti del possibile, ovviamente).

Ci vorrà del tempo e la giusta concentrazione. Pensando a questo, però, ho riflettuto ancora una volta sulla meravigliosa strana vita del microcosmo e di come essa influenzi e formi qualsiasi struttura del macrocosmo. Obbligatorio, perciò, riferirsi al fondamentale Principio di Heisenberg o dell'incertezza intrinseca (come lo chiamo io). Senza di lui, tra le tante cose, l'elettrone piomberebbe come un falco sul protone e della materia che noi conosciamo non rimarrebbe praticamente traccia.

Tuttavia, Heisenberg non va oltre un certo livello... Lui, in fondo, pensa solo a creare una struttura tale da avere un nucleo e una pseudo-particella costretta a muoversi come una disperata per restare a una certa distanza. In poche parole, per far sì che l'atomo, l'essenza di tutto ciò che esiste, il mattone fondamentale della materia, contenga parecchio vuoto al suo interno. Molto rozzamente, che abbia un certo volume, decisamente grande rispetto alle "masse" in gioco.

Bene, ma la materia che vediamo attorno a noi, uomo arrogante della vignetta compreso, non può limitarsi a schierare atomi uno attaccato all'altro. Gli elettroni sono già molto pazienti e volenterosi di faticare come pochi, ma cercherebbero di limitare al massimo la propria energia. Dove andare, allora? Beh... alla minima distanza da nucleo. Perché mai stare più lontani e faticare di più?

Se si ferma -finalmente- un autobus (non certo in questo momento) che è già abbastanza pieno di gente e avete fretta di andare al lavoro o a scuola(?), cercate di salire lo stesso e non decidete certo di aspettare il prossimo autobus che chissà quando si farà vedere!

Beh, se così fosse, come potremmo mai pensare alle molecole e ai composti chimici? Perché loro si costruiscano, è necessario che gli elettroni occupino anche livelli energetici diversi, decisamente più lontani dal nucleo. In tal modo aumenterebbe anche il "vuoto" e il volume degli atomi e delle conseguenti molecole. Heisenberg non basta più...

Meno male che interviene un signore e un suo principio forse meno famoso, ma veramente fondamentale per formare tutto ciò che ci circonda. Noi lo abbiamo conosciuto per il suo contributo essenziale nel far sì che le stelle senza più energia interna, capace di fronteggiare la gravità, non collassassero tutte verso un punto infinitesimo, verso una singolarità fisica (insomma, un buco nero...). Ed ecco allora nascere le nane bianche e le stelle di neutroni. Loro sì che mostrano chiaramente il nuovo essenziale Principio, quello di Pauli, capace di regolare la calca di un autobus (dovremmo rivolgerci a lui in questo periodo...).

Chiamiamolo pure di esclusione, ma potremmo anche chiamarlo della "creazione".  Lui non lavora solo su stelle giganti, ma lavora SEMPRE! Il fatto stesso di vietare agli elettroni di stare tutti nel livello più basso, in stretto accordo con lo spin e con gli altri numeri quantici, fa sì che si possano creare i composti chimici e che la materia riesca a occupare un certo volume. Anche noi -e quell'arrogante signore della vignetta- siamo come siamo grazie al Principio di Pauli, altrimenti, se lui lasciasse via libera, la materia collasserebbe in "granelli" infinitesimi senza alcuna caratteristica, in mucchietti di polvere che dovrebbero basarsi solo sul Principio di Heisenberg, ossia su un autobus troppo pieno e senza un percorso né un capolinea. Non parliamo poi se la massa superasse anche il legame tra i quark...

Insomma, grazie caro^(*) Sig. Pauli!

A presto e buono... spin!

^(*) Mente geniale e pragmatica, collaboratore fondamentale per Niels Bohr che si avvalse del Principio da lui scoperto per estendere il proprio celebre modello dal solo atomo di idrogeno (dotato di un unico elettrone) a tutti gli altri atomi, ma tutt'altro che "caro" il nostro sig. Pauli... il suo soprannome, infatti, era "The Wolf" non tanto perché diminutivo di Wolfgang, suo nome di battesimo, ma perché era solito essere aggressivo come un lupo con chiunque. Ma, più che aggressivo, spesso era irritante e sembra che lo facesse apposta per studiare le reazioni di coloro a cui rivolgeva le proprie "attenzioni". Come quella volta che, al termine di una lezione tenuta dal prof. Albert Einstein, si rivolse alla platea di studenti per esclamare con tono tronfio “Sapete, non è poi così sciocco ciò che ha detto Einstein!”. L'unico con cui strinse un'amicizia indissolubile fu Werner Heisenberg, che gli tenne testa con intelligenza e forte autocontrollo in occasione di un primo approccio che definire ruvido è un eufemismo! Ma questo e altro (tra cui il terrificante "Effetto Pauli") lo abbiamo raccontato QUI, ovvero nell'infinito dialogo tra Einstein e Bohr!