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Un mucchio di spazio sciupato

pubblicato 7 gen 2020, 07:40 da Franco Bagnoli   [ aggiornato in data 8 gen 2020, 07:03 ]
Nel 1959 Richard Feynman tenne una conferenza intitolata "C'è un mucchio di spazio là sotto" (There's Plenty of Room at the Bottom), intendendo che c'erano molte possibilità di fare cose innovative a livello atomico, come der resto stanno facendo i fisici oggi. Ma le sue parole sono vere anche in senso letterale: gli atomi sono quasi del tutto vuoti.
Il nucleo atomico è molto piccolo, con un diametro dell'ordine di 1.7 femto-metri (o fermi, 10-15 m) per la radice cubica della massa atomica (praticamente 1.7 fm è il diametro di un protone o neutrone). Viceversa il diametro di un atomo è dell'ordine di 100 pm (pico-metri, 10-12 m), quindi c'è un fattore 30-60 000 tra loro).
Si può sfruttare questo spazio? Non è facile, dato che non ci possiamo mettere degli elettroni (gli orbitali interni sono già occupati), né protoni (repulsione elettrica con il nucleo). L'unica è comprimere gli elettroni dentro i protoni, facendoli diventare neutroni (con l'emissione di un neutrino), cosa che accade dentro le stelle di neutroni (resti di supernova con massa di poco inferiore a quella che causerebbe un buco nero. A dire la verità ci è riuscito anche Archimede Pitagorico in un fumetto di Don Rosa (Il Solvente Universale) del 1995, in cui il poliedrico inventore inventa una sostanza che "riduce tutto, tranne il diamente, ad una polvere iper-densa".
Il effetti la polvere sarebbe molto densa. Se prendiamo la massa della Torre Eiffel, 10 000 tonnellate, e lo dividiamo per la massa di un nucleone, 1.67 · 10-27 kg, otteniamo che la torre è composta da 6.25 · 1033 nucleoni. Se fossero tutti neutroni impaccati come in una stella di neutroni avremmo una sfera dal diametro di 0.3 mm, a malapena visibile a occhio nudo.
Purtroppo, tale sfera durerebbe poco, per cominciare non c'è  nulla che tenga insieme i neutroni (in un nucleo sono tenuti insieme dallo scambio di pioni con i protoni), e poi il tempo medio di vita di un neutrone che non "scambi" la sua identità con un protone (come succede in un nucleo atomico) è di 15 minuti, dopodiché decade in un protone, un elettrone e un antineutrino. I protoni così prodotti non potrebbero essere tenuti insieme e il "nucleo" esploderebbe, penso con effetti dirompenti, tipo esplosione atomica: il neutrone ha una massa che supera quella di un protone di 1.3 MeV, ovvero 2 · 10-22 J. Moltiplicandola per il numero di nucleoni della Torre Eiffel, si ottiene 1.7 · 1021 J, ovvero circa 400 000 megatoni, una bella bombetta...

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