A volte, si costruiscono (forse è meglio dire si costruivano...) teorie più o meno innovative sperando che la Natura permetta di verificarle. E' ovvio, a questo riguardo, pensare alla relatività di Einstein. Altre volte, invece, capita che la Natura ci offra fenomeni a dir poco strani e ci costringa a elaborare teorie capaci di spiegarle. Il secondo processo è, spesso, molto rischioso e può portare a immaginare realtà del tutto improbabili. E' il caso della materia oscura che è nata per spiegare alcune anomalie nella rotazione delle galassie e nella distribuzione di massa negli ammassi galattici, ma che pur spiegando gli effetti si scontra con il concetto di particelle -o qualcosa del genere- che sembra impossibile trovare o riprodurre.

In qualche modo, potremmo cambiare la visione delle cose e dire che la materia oscura è un concetto puramente matematico, che non siamo in grado di descrivere, ma che comporta effetti visibili. Potremmo accettarla come pura teoria o -meglio- come sintesi di un fenomeno di cui non sappiamo assolutamente nulla sulla sua vera origine. Oggi, i più riflessivi e logici, stanno pensando di tralasciare le particelle e di pensare a piccole correzioni nella teoria della relatività. Il cammino è, però, ancora lungo, dato che sappiamo che potrebbero esistere grumi piccolissimi, ma numerosissimi, di materia collassata che potremmo chiamare micro buchi neri primordiali. Fermiamoci qui e affrontiamo un altro problema...

Il vuoto non è vuoto. Punto e a capo. La Natura ci offre, grazie a esperimenti veramente geniali, che esso è realmente così. L'effetto Casimir lo dimostra in modo sperimentale e il principio di Heisenberg ne dà una spiegazione perfettamente in accordo con la meccanica quantistica (QUI un articolo che spiega entrambe le cose, (ri) leggetelo!). Tuttavia, le particelle del vuoto sono un qualcosa che ha difficoltà a trovare una rappresentazione esauriente e logica nella fisica. Siamo di fronte a particelle che nascono e muoiono nel nulla, riempiendolo continuamente. Per sintetizzare queste situazioni sicuramente reali è stato introdotto il campo quantico. Esso è, per adesso, qualcosa di essenzialmente e puramente matematico che, però, h come effetto proprio quello che osserviamo.

Immaginiamo un campo (di erba) completamente vuoto, dove sotto i nostri occhi si continuano a formare pecore al pascolo, mucche distese all'ombra, intere case coloniche, trattori al lavoro e via dicendo... Tutto ciò, però, dura un attimo e in qualche modo potremmo pensare che sono state illusioni, miraggi non reali. Tuttavia, la lana, il latte, il grano esistono realmente. Le illusioni non erano tali, dato che i risultati (effetto Casimir) ci dimostra la loro esistenza. Come chiamare queste particelle così effimere, che esistono e non esistono quasi contemporaneamente? Si è scelto il nome di particelle virtuali, anche se il nome fa pensare a qualcosa di illusorio, mentre, invece, è la realtà dei fatti.

Cerchiamo di entrare nei dettagli... le pecore hanno il loro "spazio di esistenza", così come le mucche, il grano, i trattori, ecc. Non si vedono, ma esistono in stato latente. Il loro campo di esistenza, però, è in continua "vibrazione" e genera continuamente dei punti di accumulo (permettetemi questo paragone troppo banalizzato) e creano una vera pecora, accompagnata da un'antipecora che porta nuovamente alla calma, al nulla. Queste pecore sono le particelle virtuali subatomiche che nascono  insieme e si annullano a vicenda. Ogni essere ha un suo campo di esistenza e di azione. Questo campo non è assolutamente statico ma continua a vibrare. Le vibrazioni creano sia esseri reali, che sopravvivono interagendo con altri esseri formati dagli altri campi (tutte le particelle hanno un loro campo di azione), sia coppie di particelle e antiparticelle che riempiono completamente il vuoto- non vuoto.

Per ottenere queste effimere particelle bisogna che le vibrazioni siano di tipo diverso da quelle che creano le particelle resistenti e durature. Mentre quelle virtuali si annullano tra di loro riportando la loro energia a zero, le altre interagiscono con quelle simili degli altri campi. Le interazioni che così si ottengono vengono studiate dalla QED (Elettrodinamica quantistica) e dalla QCD (Cromodinamica quantistica) di cui abbiamo parlato in altri articoli relativi al mondo subatomico.

Cerchiamo di fare un altro esempio che si lega a ciò che sta succedendo in questi giorni. Pensiamo a un campo di calcio perfettamente vuoto. Tale, però, non è e continuamente si formano, attraverso vibrazioni, giocatori delle due squadre che si annullano a vicenda. Essi riempiono lo stadio, ma non possono segnare... Ogni tanto, però, le vibrazioni creano particelle durature che interagiscono tra loro e con il pallone in modo da produrre delle vere azioni che possono portare a falli, reti e splendide parate. Queste azioni sono il regno della QED e della QCD.

Oppure, pensiamo al tempo di oggi, qui nell'astigiano. E' bello o brutto? Non saprei cosa rispondere, dato che è una continua formazione di sereno e di nuvole che spariscono così come sono nate. Rimane, però, il bagnato per terra e il calore sui muri. Queste ultime sono le vibrazioni "normali" che portano a entità reali e durature; le altre sono invece effimere e istantanee e portano al riempimento del campo ... meteorologico.

Scusate gli esempi sicuramente poco azzeccati, ma è difficile fare di meglio a livello semplificato. L'importante è cercare di vedere i campi come qualcosa in cui vivono le singole particelle che creano proprio questi campi e che si formano attraverso vibrazioni "normali". I campi, sono però riempiti anche da particelle virtuali, frutto di vibrazioni diverse, previste da Heisenberg (non può esistere il nulla, dato che sia tempo che energia sarebbero uguali a zero, e quindi li conosceremmo entrambi con precisione assoluta). La teoria dei campi ci dice che l'Universo è una continua vibrazione e, nel contempo, descrive le particelle sia come vere particelle sia come onde, proprio ciò che immaginiamo possa scaturire da una vibrazione (pensiamo alle corde di una chitarra...). Forse, sarebbe meglio imparare a chiamarli... quanti.

Spero che quanto detto sia servito qualcosa. Se vi ha creato problemi invece di risolverli fate finta che non abbia scritto niente.