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Incontro con Luciano Maiani

Cosmo e microcosmo: alla ricerca dei semi delle cose

In molti campi, tra i quali la fisica e l’astrofisica, la scienza di base moderna studia problemi apparentemente lontani dalla realtà, dove le implicazioni per la società sembrano meno evidenti: quark, bosone di Higgs, galassie, Big-Bang.
Luciano Maiani fa capire come il desiderio di spiegare il cosmo partendo dal microcosmo ha portato alla frontiera la ricerca in questo settore.
Federica offre una sintesi dell’incontro tenutosi nell’ambito di Come alla Corte di Federico II, ovvero parlando e riparlando di scienza.

Cosmo e microcosmo: alla ricerca dei semi delle cose

Esiste una relazione profonda che collega i fenomeni su grande scala ai costituenti fondamentali della materia, un legame già colto un secolo prima di Cristo da Tito Lucrezio Caro, quando parlava della relazione tra le cose e ‘i semi delle cose’.
Spiegare in quei tempi cosa fossero gli atomi, ritenuti gli indivisibili (a-tomos) componenti della materia non era semplice, ma Lucrezio ci provò e ancora oggi Il De Rerum Natura rappresenta una grande lezione di divulgazione scientifica, oltre che di poesia, quando afferma: “Eppure, se dentro guardiamo all’essenza del mondo, vedremo che esistono solidi corpi d’eterna sostanza: e tali ora mostro che i semi son delle cose, gli atomi, di cui l’universo risulta formato“. È stata proprio questa ricerca che ha guidato fin dall’antichità l’esplorazione del mondo fisico.

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Luciano Maiani
Presidente Consiglio Nazionale delle Ricerche

Dai protoni ed elettroni al darkflow

Gli acceleratori come le macchine del tempo

…..et semina rerum
…..quod ex illis sunt omnia primis.
… e semi delle cose,
che’ gli elementi primi son essi, onde il tutto si forma.

(Tito Lucrezio Caro)

Una corsa verso l’ignoto

Una panoramica sulla materia: dallo studio degli atomi alla loro struttura complessa, dalle forze elettromagnetiche alla scoperta di nuove particelle e alle macchine acceleratrici per studiarle in laboratorio. Un crescendo di ricerca e innovazione.

Scienza fondamentale, tecnologia e innovazione

Perchè dovremmo investire nella scienza?
One day sir, you may tax it.
(fu la risposta di Faraday a Gladstone, allora Ministro delle Finanze, che aveva chiesto quale fosse il valore pratico dell’elettricità).

It has nothing to do directly with defending our country except to make it worth defending. (disse Robert Wilson sull’utilità della costruzione dell’acceleratore Tevatron per la sicurezza del Paese).

Superando la schematicità delle due risposte proposte, certamente possono essere individuate almeno tre vie attraverso cui la ricerca influenza la società:

• La formazione attraverso la ricerca per creare problem solver;
• Le applicazioni delle conoscenze acquisite con la ricerca;
• Le applicazioni delle conoscenze acquisite per la ricerca, es. World Wide Web.

Alle origini dell’atomismo

Quando si tratta di atomo e di atomismo l’etimologia (atomon, ciò che non è divisibile) riporta alle radici del pensiero greco, a quella complessa koiné culturale, animata, intorno alla metà del V secolo a.C., dall’osservazione e dall’analisi dei fenomeni naturali, geografici e astronomici, dei quali si ricercava l’arché, il principio primo. La filosofia atomistica si propone come una spiegazione integrale della realtà già nelle riflessioni del suo fondatore, Leucippo del quale si ignora il luogo di nascita, ma certo vissuto in Abdera, città natale del più noto Democrito, contemporaneo di Socrate e di Platone, aperto agli interessi enciclopedici del suo tempo e autore di numerosi scritti.

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Fabrizio Lomonaco
Professore di Storia della filosofia
Università degli Studi di Napoli Federico II

Evoluzione ed affermazione del concetto di atomo

Il concetto di atomo è sufficientemente diffuso da essere considerato una conoscenza ormai acquisita dalla maggioranza delle persone scolarizzate. Tuttavia, non più di un centinaio di anni fa, l’ipotesi atomica, avanzata soprattutto da alcuni chimici, non era universalmente accettata. Ad una conferenza di Boltzmann (Vienna 1897), l’importante fisico e filosofo della scienza E. Mach affermò di non credere negli atomi: per lui le originali teorie di Boltzmann erano al limite della scienza, perché basate su particelle troppo piccole per essere osservate. Nello stesso anno Thomson scoprì l’elettrone, intuì che fosse un costituente dell’atomo ed elaborò il primo modello atomico, sostituito nel 1911 da quello nucleare di Rutherford. Nel 1919 Aston potette misurare con grande accuratezza la massa degli atomi e rivelare la presenza degli isotopi, cioè di atomi di uno stesso elemento con massa diversa.

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Lelio Mazzarella
Professore di Chimica fisica
Università degli Studi di Napoli Federico II

Perché pesiamo?

Secondo la legge di gravitazione universale di Newton siamo tanto più attratti dalla Terra quanto più grande è la nostra massa. La domanda ‘Perché pesiamo’ diventa quindi ‘perché abbiamo massa?’. Per rispondere dobbiamo sapere come siamo fatti. Per circa il 70% di molecole d’acqua e poi proteine, lipidi etc. La massa di una qualsiasi molecola è grosso modo la somma delle masse degli atomi che la compongono. La massa di un atomo è grosso modo quella del suo nucleo, quella del nucleo grosso modo  quella dei protoni e neutroni che lo compongono. Il lettore, intelligente e colto, sta per esclamare, spazientito: ‘Ho capito, pesiamo perché protoni e neutroni hanno massa, ma entrambi sono composti a loro volta da quarks. È la solita storia di scatole cinesi dei fisici con le loro particelle sempre più piccole. Non sapremo mai perché pesiamo’. Ma non è così.

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Renato Musto
Professore di Fisica teorica
Università degli Studi di Napoli Federico II

I buchi neri

Se esistesse un ente per la difesa della reputazione dei concetti astratti, tra i suoi primi clienti ci sarebbero certamente i ‘buchi neri’, che da ormai troppi anni sono soggetti a una vera e propria campagna di diffamazione. ‘Distruttori di mondi’, ‘mostri annidati al centro delle galassie’, ‘fine dello spazio e del tempo’, per citare solo alcuni degli appellativi più comuni. In un ipotetico processo, l’avvocato di parte potrebbe iniziare con il far notare che, dato che la capacità che ha un corpo di attrarre altri oggetti dipende solo dalla sua massa, questa non cambia se si ha a che fare con un buco nero o con un oggetto normale.

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Giuseppe Longo
Professore di Astrofisica
Università degli Studi di Napoli Federico II

Il Gran Sasso e i misteri del neutrino

Fare scienza (archeologia, fisica o altro) è impegno per la conoscenza e fascino nell’indagine su misteri. Due strade per scoprirli: forza per portarli allo scoperto o deduzione da sottili ‘indizi’. Nella fisica delle particelle elementari, il Large Hadron Collider (LHC) recentemente entrato in funzione al CERN segue la prima: protoni di altissima energia vengono fatti collidere per forzare l’accadere di nuovi fenomeni. Al laboratorio del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) si segue la seconda: la ricerca di fenomeni rarissimi il cui accadere implica e quindi dimostra quanto ne è alla base. Il laboratorio è sotterraneo per ripararsi dalla pioggia da noi inavvertita ma continua di particelle che dal cosmo investono la terra. Come quando per pensare ci rifugiamo ove non penetrano i rumori del mondo esterno.

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Paolo Strolin
Professore di Fisica delle particelle
Università degli Studi di Napoli Federico II

Scarica il dossier a cura della redazione di Come alla Corte – Edizione 2008-2009