La struttura della materia e le scatole cinesi

Salve a tutti: sono uno studente di 16 anni ed è da molto tempo che cerco di darmi una risposta riguardante la struttura della materia. Ovviamente fino all'atomo ci siamo tutti, ma poi? Già dopo cosa c'è? e dopo ancora? ed ancora dopo? L'altro giorno entrai in un dibattito con un mio amico più grande di circa 4 anni, lui pensa che prima o poi ci sia la fine, io invece cercavo di convincerlo che la sua teoria fosse sbagliata in quanto, anche l'ultimo elemento deve essere formato da qualcos'altro e così via sino all'infinito. Voi siete d'accordo con me oppure pensate che la mia teoria sia sbagliata?

Felice Tamborrino
19 settembre 2005
Domanda più filosofica che scientifica. Cosa vuol dire “fine”, quella che prima o dopo il tuo amico pensa che si debba trovare? Potrebbe voler dire che a un certo punto potremmo avere una visione delle leggi della natura basate su strutture fondamentali valide fino alle minime dimensioni osservate e che potrebbero teoricamente rimaner tali — ossia senza presentare incoerenze apparenti — anche se riuscissimo a verificarle a qualsiasi dimensione inferiore. Be', potrebbe essere, ma potrebbe benissimo anche non essere così, ossia che riuscendo a guardare a dimensioni più piccole (con "microscopi" più potenti) troveremmo che quelle strutture che credevamo fondamentali sono in realtà composte da altre ancora più fondamentali.

Ed è questa situazione quella che abbbiamo trovato finora ogni qualvolta siamo riusciti a guadagnare un'ordine di piccolezza nell'indagine. Chiamavamo "elementari" il protone o il neutrone e così lo erano a 10—14 centimetri. Ma poi, intorno al 1970, guardando a 10—15 centimetri con l'acceleratore lineare di Stanford, abbiamo trovato strutture più elementari, i quark, che compongono protoni e neutroni.

Ma guardare a distanze più piccole è ogni volta più difficile: i microscopi (acceleratori) diventano giganteschi e assai costosi e implicano mezzi notevoli in termini di investimenti finanziari, di gente implicata e tempi di realizzazione. Il grande anello di accumulazione LEP (Large Electron-Positron) del CERN ha guardato un pochino più a fondo (10—16) non trovando nulla di nuovo e, anzi, confermando brillantemente la visione teorica ottenuta dall'analisi precedente. E tra pochi anni, il LHC (Large Hadron Collider) in costruzione al CERN ci permetterà di calare ancora un po' e magari mettere in evidenza delle nuove strutture che accompagnerebbero quark, gluoni, elettroni & Co che abbiamo trovato finora. E, forse, dare anche segnali indiretti di loro infrastrutture (corde, brane ecc.) che i teorici non cessano d'immaginare.

Come vedi, non ha senso chiedere se il tuo amico ha ragione o l'hai tu: sono speculazioni su quel che non conosciamo. E anche quando avremo fatto un passo in più, rimarrà sempre da capire cosa si potrà trovare al passo seguente. Quindi, lo speculare se la struttura è "terminale" o se il "terminale" non esiste è una questione che non si può dirimere ed è, quindi, scientificamente poco rilevante.

Daniele Amati Settore di Teoria delle Particelle Elementari, SISSA, Trieste

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