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6. L’atomo oggi – parte prima: ricordi classici /1

Il modello definitivo (per ora!) che abbiamo dell’atomo, ormai da quasi un secolo, è stato sviluppato nel quadro della meccanica quantistica. Quest’ultima è una teoria che ha dimostrato un enorme potere predittivo nei confronti di una vastissima gamma di fenomeni microscopici, e che pertanto è ampiamente consolidata e accettata. Naturalmente, la storia e la filosofia della scienza ci hanno preparato a non stupirci se prima o poi emergeranno dei risultati sperimentali che metteranno in crisi anche la meccanica quantistica! 

La fisica classica ci ha abituati a individuare chiaramente due classi ben distinte di enti fisici e di fenomeni: 

• Da un lato ci sono gli enti materiali, le particelle, caratterizzate dal fatto di avere una ben precisa localizzazione nello spazio e un altrettanto ben definito stato di moto (velocità, quantità di moto). Ad esempio, gli elettroni dei modelli atomici che abbiamo visto prima sono delle particelle puntiformi ben localizzate nello spazio, tanto che a essi vengono associate delle posizioni (modello di Thomson) e traiettorie (le orbite dei modelli di Rutherford e Bohr).
• L’altra classe di enti fisici classici è costituita dalle onde e dai fenomeni a esse connessi. A differenza delle particelle, le onde sono fenomeni diffusi nello spazio, piuttosto che localizzati in un singolo punto.

Orbene, una peculiarità della descrizione quantistica del mondo microscopico consiste nel fatto che si perde la distinzione netta tra i due tipi di comportamento citati (particellare o ondulatorio) specialmente nei fenomeni che avvengono a scala spaziale e di energia tipici dei fenomeni atomici. In questi casi, avviene che gli enti che classicamente eravamo abituati a considerare come particelle (ad esempio gli elettroni) finiscono col manifestare comportamenti tipicamente ondulatori. Viceversa, fenomeni che in fisica classica sono indiscutibilmente ondulatori (ad esempio le onde elettromagnetiche) danno luogo a fenomeni che si possono spiegare (e bene!) solo assumendo che tali onde in alcune circostanze si comportano come se fossero particelle. Per far riferimento a questa natura un po’ “ambigua” (o forse meglio “ambi-valente”) del mondo microscopico, i fisici hanno coniato la denominazione dualismo onda-corpuscolo.