In natura esistono forze, definite “interazioni fondamentali”, che si esplicano in modo naturale, senza alcun ulteriore “apporto forzante esterno”; una di esse è la forza che esercita tra le masse, definita dalla legge di gravitazione universale, tale interazione gravitazionale è sempre attrattiva. Per farsi un’idea della entità alquanto ridotta della forza gravitazionale,basti considerare due masse da 1 chilogrammo ciascuna,disposte ad una distanza di 10 cm,esse si attirano con una forza dell’ordine di miliardesimi di unità di forza (Newton). Una seconda interazione è la “interazione elettromagnetica”, si manifesta tra le cariche elettriche, può risultare tanto attrattiva quanto repulsiva, in dipendenza del segno delle cariche ovvero repulsiva se le due cariche sono concordi (stesso segno, + +, – -) oppure attrattiva se sono discordi (+ -). Di queste due Interazioni, gravitazionale ed elettromagnetica, abbiamo esperienza diretta nella vita quotidiana, mentre le altre due (Interazione forte ed Interazione debole) rimangono confinate nel mondo microscopico. Ma procediamo con ordine. L’esperienza quotidiana ci consente di individuare diversi tipi di forze: la forza elettrica, la forza magnetica, la forza muscolare, la forza peso di un qualunque corpo…In generale, le forze sono state classificate secondo 4 gruppi fondamentali,il parametro manifestante un ruolo fondamentale è la distanza alla quale le forze stesse agiscono. 1) Forza gravitazionale, forza attrattiva che si manifesta tra due masse qualunque; la sua intensità è, in generale, assai piccola, dunque è trascurabile rispetto ad altre forze in gioco; diventa importante quando vengono trattate le masse planetarie:in effetti la forza gravitazionale è la forza che mantiene uniti tutti i corpi celesti, pianeti, galassie e l’universo intero. 2) Forza elettromagnetica. Per quanto possa destare sconcerto, tutte le altre forze che si incontrano nella vita quotidiana (forza muscolare, forza del vento, forze vincolari, forze di attrito, forze elettriche, forze magnetiche…) rientrano nella categoria delle forze elettromagnetiche. Tutte queste forze sono causate dalla presenza di una grandezza fisica, la carica elettrica; la forza elettromagnetica è enormemente più intensa di quella gravitazionale, prevalica quest’ultima di un fattore 10 elevato a 40, ovvero di un fattore, il 10, moltiplicato 40 volte per se stesso… Alcuni fenomeni macroscopici in cui si palesa sono inerenti a manifestazioni temporalesche (fulmini) ed a fenomeni luminosi. 3) Interazione forte. Il legame tra i protoni costituenti il nucleo atomico si attua in virtù di tale interazione; se tale interazione non esistesse, i protoni, dotati di cariche positive (dunque concordi), si respingerebbero e tenderebbero a sfuggire dal nucleo. L’intensità è 100 volte superiore a quella elettromagnetica, ed avviene grazie alla interazione tra i quark che formano i protoni e neutroni, mediata dai gluoni: i gluoni svolgono una azione unificante, collante (da essa deriva il loro nome: glue=colla) tra i quark: la condivisione di gluoni genera un campo di forze attrattive che si oppone alle forze repulsive tra i componenti protonici del nucleo. L’interazione forte è radicalmente differente rispetto alla interazione elettromagnetica che avviene con lo scambio quantico di fotoni: l’interazione forte coinvolge lo scambio di gluoni aventi una carica definita “di colore”,di natura sensibilmente differente rispetto alla carica elettrica;i gruppi di particelle non manifestano mai una eccedenza di carica di colore risultante,analogamente ai colori reali che,nel loro insieme forniscono un “non colore” risultante “bianco”: Isaac Newton compì un esperimento con il quale dimostrò che la luce bianca si origina dalla combinazione dei 7 colori dell’arcobaleno:pose in rotazione un disco suddiviso in 7 settori colorati secondo i colori dell’arcobaleno (rosso-arancio-giallo-verde-azzurro-indaco-violetto, in formula: RAGVAIV), il risultato ottenuto fu quello di osservare una luce bianca. 4)Interazione debole. È quella regolante i processi di decadimento radioattivo: se consideriamo un neutrone libero (carica elettrica nulla), esso può trasformarsi in un protone (carica +) e in un elettrone (carica -), in maniera tale che venga rispettata la condizione iniziale di “neutralità” (carica nulla);non solo:l’iniziale neutrone libero,onde rispettare anche la legge di conservazione dell’energia,si trasforma in un’altra particella, l’antineutrino: si parla, in tal caso, di “decadimento beta”. Se non esistesse tale interazione,il Sole esploderebbe in maniera analoga ad una bomba termonucleare. Il primo ad intuirla, ad essere illuminato dalla idea della sua esistenza fu un brillante scienziato, matematico e fisico teorico, Ettore Majorana. Nel 1937 predisse che in natura poteva esistere una particella stabile contenente entrambi i caratteri, di materia e di antimateria. Majorana nacque in Italia nel 1906; il 27 marzo 1938, all’età di 32 anni scomparve improvvisamente, in circostanze assai misteriose, mentre si trasferiva via nave da Palermo a Napoli. Quasi 20 anni dopo venne avanzata l’ipotesi che una fotografia scattata in Argentina, rappresentasse la sua immagine. Sono circolate varie voci intorno alla sua morte, ma nulla è mai stato provato. Nel marzo 2011, la Procura di Roma annunciò l’apertura di una inchiesta, in seguito ad una strana dichiarazione fatta da un testimone, riguardante un suo incontro con Majorana, avvenuta a Buenos Aires negli anni successivi alla seconda guerra mondiale; il testimone sosteneva che Majorana gli avesse rivelato una serie di importanti scoperte scientifiche. Il 7 giugno 2011, i media italiani riportano che il RIS dei Carabinieri aveva analizzato una fotografia di un uomo scattata in Argentina nel 1955, trovando dieci punti di somiglianza con il volto di Majorana; la foto pareva quasi certamente quella di Majorana, l’aspetto singolarissimo consisteva nella “mancanza di invecchiamento”: Majorana sembrava aver quasi la stessa età, sia nella immagine del 1938 che in quella del 1955. Se materia e antimateria si incontrano, esse annichilano (ovvero entrambe annientano, scompaiono trasformandosi in un “lampo di energia”); tra le varie ipotesi formulate, anche quella, assai bizzarra, del suo aver scoperto ed attuato uno strano esperimento in grado di farlo scomparire in un lampo di energia, per poi farlo riapparire 17 anni dopo… L’equazione di Majorana e i fermioni di Majorana. Sapete che X=incognita=numero, nel caso di una normale equazione algebrica coinvolgente le usuali operazioni; nella equazione di Majorana, l’incognita non è numerica, è rappresentata da una funzione definita “spinore ψ”, appunto soluzione di una complicatissima equazione; nel 1937, Majorana predisse l’esistenza di una particella stabile, con una presenza contemporanea di caratteri, simultaneamente sia materia che antimateria. Il premio Nobel Fermi, commentando la scomparsa di Majorana, affermò: “Ettore era troppo intelligente. Se ha deciso di scomparire, mai nessuno sarà in grado di trovarlo, in questo tempo, o in un qualunque altro tempo”. Un aneddoto riguarda un commento pungente di Majorana, appreso il conferimento, a James Chadwick, del premio Nobel per la Fisica, grazie alla scoperta del neutrone: “Che cretini! Hanno scoperto il protone neutro e non se ne sono accorti!”.Obiettivo fondamentale della Fisica è la unificazione delle 4 forze fondamentali innanzi descritte,racchiudendole in una singola SuperForza. Bertrand Russell scrisse che la Matematica e la Fisica possono stupire e ammaliare tanto quanto la Poesia. Effettivamente la Fisica e la Matematica sono vere e proprie forme d’arte, nonostante l’utilizzo di strumenti di diversa natura: relazioni matematiche, grafici ed equazioni, in luogo della parola, del pennello, della nota musicale. Più di due secoli fa il matematico svizzero Leonhard Euler scrisse una formula,in seguito definita:“equazione di Dio”;questa leggiadra equazione, considerata la più bella della storia della Matematica,pone in relazione i 5 simboli più importanti della Analisi matematica.
