I
DECADIMENTI In natura non tutte le
particelle o gli atomi sono stabili. Un atomo non stabile (e
quindi destinato a decadere cambiando la sua natura) è detto radioattivo.
Ci possiamo ora chiedere perchè il neutrone decade,
mentre il protone, nelle stesse condizioni, no. La ragione per la quale una particella
decade è legata al valore della sua massa. E = mc2Questa legge ci insegna che se abbiamo della materia, in linea di principio, possiamo trasformarla in energia e viceversa (basti pensare all'energia che si sprigiona sotto forma di fotoni quando materia ed antimateria si annichilano a vicenda). Un oggetto possiede quindi un'energia per il solo fatto di avere una massa. Questa energia, detta "di riposo", si somma ad uneventuale energia cinetica o potenziale. Un grande sforzo si sta eseguendo per riuscire a sfruttare questa legge su scala macroscopica e non microscopica (come per le particelle). Pensate all'energia che si sprigionerebbe dalla trasformazione in energia di un sasso da meno di mezzo etto: basterebbe a sopperire a tutte le richieste energetiche dell'Italia per un giorno intero! Pensate a quanta energia si potrebbe ottenere da tutta la spazzatura che produciamo. Le centrali nucleari e, purtroppo le bombe atomiche, utilizzano questa legge per produrre energia. Torniamo ora al nostro neutrone: abbiamo visto che ha una massa maggiore di quella del protone, ed addirittura di quella di protone, elettrone ed anti-neutrino insieme. Possiamo pensare, in una visione molto pittorica, che il neutrone si trasformi in energia che diventa poi protone, elettrone ed anti-neutrino. E l'energia che avanza? Si trasforma in energia cinetica: se il neutrone decade da fermo, i suoi prodotti di decadimento invece avranno una velocità non nulla. Sulla base di quanto appena detto, il protone potrebbe decadere, perché esistono particelle più leggere di lui (come l'elettrone). Esistono, però, leggi della fisica che impongono dei limiti ai possibili canali di decadimento delle particelle. Ad esempio un barione deve decadere in un altro barione più altre particelle (infatti il neutrone decade in protone più altro), ma il protone è il barione più leggero, quindi non può decadere in nulla. In realtà il protone può decadere in neutrone elettrone e neutrino elettronico: (decadimento b inverso) a patto di avere unenergia (cinetica) tale da compensare la massa mancante. Possibili variazioni alla legge che impone il decadimento di barioni in barioni, per quanto cercate, non sono ancora state osservate, ma si pensa che siano avvenute agli albori dell'universo. Oggi conosciamo le leggi che regolano i decadimenti delle
particelle e sappiamo trarre molte informazioni utili dallosservazione di questi
processi. Non addentriamoci, però, tra le complesse leggi che li regolano e vediamo cosa
conclusero Chadwick, e Rutherford
quando, nel 1920, studiarono per la prima volta questo fenomeno.
Risultati di questo tipo sono in perfetto accordo con l'ipotesi che la probabilità di decadimento in un intervallo di tempo dipenda dalla durata dell'intervallo stesso. I risultati di Chadwick e Rutherford erano molto difficilmente accettabili dai fisici del tempo, convinti (fino ad allora a ragione) che la fisica potesse individuare l'istante esatto del prodursi di un evento, e non la sola probabilità del suo accadere (ricordiamoci che Einstein scrisse nel 1926: "Sono convinto che Dio non giochi a dadi con il mondo"). Uno dei dati più utili in ambito non fisico, ricavabile
dalla misura dei tempi di decadimento, è legato alla datazione delle sostanze rinvenute.
Vediamo perché. |