Massa percorso

Massa relativistica

Mi capita spesso di pensare che siamo solo materia che ha preso coscienza di esistere, e lo trovo meraviglioso. Per questo motivo sono qui per trattare della massa relativistica e dei suoi risvolti in ambito nucleare.

La massa è una grandezza fisica, cioè una proprietà dei corpi materiali, che determina il loro comportamento dinamico quando sono soggetti all'influenza di forze esterne.

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Nel 1789 il chimico francese Antoine Lavoisier enunciò la sua legge di conservazione della massa, secondo cui in ogni reazione chimica la somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti.

Invece nella teoria della relatività ristretta di Einstein del 1905 si scopre che la grandezza massa non si conserva.

Infatti la massa non è altro che una forma di energia che va aggiunta all'energia cinetica e all'energia potenziale nell'enunciare la conservazione dell'energia meccanica.

Infatti, se un corpo assorbe una quantità di energia E, la sua massa non si conserva ma aumenta della quantità: Δm = E/c².

L'equazione di Einstein viene ricordata convenzionalmente come E = Δmc².

Viceversa, la massa del corpo diminuisce se esso perde energia, per esempio emettendo onde elettromagnetiche.

Questa equazione permette di affermare che l'energia scompare quando compare energia e viceversa.

Dunque un corpo fermo e non soggetto a forze possiede una energia per il solo fatto di avere una massa; tale energia è detta energia di quiete.

La relazione è confermata negli esperimenti sulle particelle elementari, dove è possibile osservare la formazione di particelle a spese della scomparsa di energia e viceversa l'annichilazione di due particelle con conseguente emissione della quantità di energia prevista dalla relazione di Einstein.

La relatività prevede che deve esistere una differenza tra massa dei reagenti e massa dei prodotti anche nelle reazioni chimiche, nelle quali si libera oppure scompare dell'energia.

Però nei processi chimici entrano in gioco energie dell'ordine di grandezza di alcuni elettronvolt, in quanto dipendono dall'energia che lega gli elettroni al nucleo, e non di alcuni megaelettronvolt come nel caso delle reazioni nucleari a causa della forza forte all'interno del nucleo: il difetto di massa legato a tali scambi di energia non è misurabile neppure con le bilance più precise.

L'enorme fattore di conversione che lega la massa e l'energia spiega come concentrando un grosso quantitativo di energia si possa creare una piccola quantità di materia (= E/c²), e anche come partendo da una piccolissima massa si possa ottenere molta energia.

Basti pensare che un solo grammo di materia equivale a 90 000 miliardi di joule.

Purtroppo la prima applicazione pratica della relazione di Einstein l'abbiamo avuta su Hiroshima e Nagasaki, dove l'equivalenza massa – energia ha dimostrato la sua potenza, in maniera devastante, con le bombe atomiche.

La bomba di Hiroshima ha emanato un'energia di 54,6 TJ (54,6 × 10¹² J).

▲ L'ordigno lanciato dall'Aeronautica militare alle 8.16 del 6 agosto 1945, durante il Secondo Conflitto Mondiale, ha causato la morte di circa duecentomila persone, per lo più civili.

Secondo il punto di vista degli Americani, i bombardamenti atomici su Hiroshima e Nagasaki erano stati previsti per accorciare i tempi della Seconda Guerra Mondiale e risparmiare molte vite tra i militari americani e i civili.

L'opinione pubblica giapponese invece è di un altro avviso: si tratta di un vergognoso crimine di guerra messo in atto per portare alla resa il Giappone.