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I costituenti ultimi della materia

La ricerca delle parti ultime e indivisibili della materia, iniziata dai filosofi greci, continua ininterrotta ancora oggi. Verso la fine del XIX secolo si credette di aver trovato nei costituenti chimici delle molecole i "mattoni fondamentali" dell'universo, che essendo ritenuti corrispondenti ai corpuscoli elementari e immutabili di Democrito furono chiamati atomi (dal greco dtomos, "indivisibile"). Presto, tuttavia, si vide che non meritavano tale nome.

Dopo il 1945 furono considerate elementari le sempre più numerose particelle che venivano scoperte nei laboratori dei fisici. Molte di queste unità di materia hanno poi mostrato di possedere, invece, una struttura interna. Poiché, dunque, l'elementarità rappresenta un concetto in continua evoluzione, essa deve essere definita in relazione ai limiti delle nostre conoscenze e attribuita a ogni corpuscolo di cui al momento non sia nota la struttura.

Inoltre le particelle elementari non devono essere intese, in senso democriteo, come entità indivisibili e immodificabili, in quanto possono trasformarsi ed essere create l'una dall'altra.

La scoperta del positrone, la prima antiparticella

Fino ai primi anni Trenta del XX secolo tutta la materia-energia conosciuta poteva essere descritta mediante quattro particelle: il protone, l'elettrone, il neutrone e il fotone.
Tale schema aveva già cominciato a complicarsi con la teoria della relatività, che affermava la possibilità di creare particelle da altre particelle, e in seguito con la previsione di Paul Dirac circa l'esistenza delle antiparticelle, un duplicato (ma non identico) delle unità che costituiscono la materia ordinaria. Il risultato di Dirac, dedotto da un'equazione da lui stesso elaborata per collegare la relatività alla meccanica quantistica, fu confermato dalla scoperta, nel 1932, dell'antielettrone, o positrone. Questo primo esempio di antimateria, di massa e spin uguali a quelli dell'elettrone, ma di carica elettrica opposta, fu individuato dallo statunitense Carl David Anderson (1905-1991) nei raggi cosmici che arrivano da tutte le direzioni sulla Terra.

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