LA FISICA DELLE PARTICELLE CHE È IN TE
Non solo siamo fatti di particelle fondamentali, ma le produciamo e per tutto il giorno ne siamo bombardati costantemente.
Quattordici miliardi di anni fa, quando quel granello bollente e denso che era il nostro universo si espandeva rapidamente, tutta la materia e l’antimateria esistenti avrebbero dovuto annichilarsi lasciando così nient’altro che energia. E tuttavia una piccola quantità di materia sopravvisse.
Ci ritrovammo con un mondo traboccante di particelle. E non particelle qualsiasi, ma aventi precisamente la massa e la carica elettrica atte a consentire lo sviluppo della vita umana. Ecco qualche dato sulla fisica delle particelle che fa parte di te che farà sobbalzare i tuoi elettroni.
Le particelle di cui siamo composti
Circa il 99 % del tuo corpo è composto da atomi di idrogeno, carbonio, azoto e ossigeno. Contieni anche, in quantità minori, gli altri elementi essenziali alla vita.
Mentre la maggior parte delle cellule del tuo corpo si rigenera ogni 7-15 anni, molte delle particelle che compongono queste ultime esistono in realtà da milioni di millenni. I tuoi atomi di idrogeno sono stati prodotti durante il Big Bang e quelli di carbonio, azoto e ossigeno sono stati generati all’interno di stelle ardenti. Gli elementi più pesanti sono stati formati dall’esplosione di stelle.
La dimensione di un atomo dipende dalla localizzazione media dei suoi elettroni. I nuclei sono 100000 volte più piccoli degli atomi che li ospitano. Se il nucleo avesse le dimensioni di una nocciolina, l’atomo avrebbe pressappoco la grandezza di uno stadio di baseball. Se perdessimo tutto lo spazio vuoto presente all’interno dei nostri atomi, ognuno di noi sarebbe in grado di entrare in una particella di polvere di piombo, e l’intera razza umana occuperebbe il volume di una zolletta di zucchero.
Come si può immaginare, queste particelle rarefatte costituiscono solo una porzione minuscola della nostra massa. I protoni e i neutroni che si trovano nel nucleo di un atomo si compongono ciascuno di tre quark. La massa di questi ultimi – derivante dalla loro interazione con il campo di Higgs – rappresenta solo una piccola percentuale della massa di un protone o di un neutrone. I gluoni, mediatori della forza nucleare forte che tiene insieme questi quark, sono completamente privi di massa.
Se la tua massa non deriva dalle masse di queste particelle, allora da cosa risulta? La risposta è: energia. Gli scienziati credono che la maggior parte della massa del tuo corpo derivi dall’energia cinetica dei quark e da quella vincolante dei gluoni.
Le particelle che produciamo
Il tuo corpo è una miniera di particelle radioattive su scala ridotta. Ogni anno ricevi una dose di 40 millirem dall’attività radioattiva prodotta naturalmente al tuo interno. Equivale alla stessa quantità di radiazioni alle quali ti esporresti sottoponendoti a quattro radiografie toraciche. Il tuo livello di radiazione può innalzarsi di uno o due millirem ogni otto ore di sonno trascorse accanto alla persona che ami, analogamente radioattiva.
Tale radioattività dipende dal fatto che molti degli alimenti che assumi, delle bevande che bevi e persino dell’aria che respiri contengono radionuclidi, come il potassio 40 e il carbonio 14. Essi vengono incorporati nelle tue molecole, per poi decadere e produrre radiazioni all’interno del tuo corpo.
Quando il potassio 40 decade, esso rilascia un positrone, il gemello di antimateria dell’elettrone, perciò contieni anche una piccola quantità di antimateria. In media l’essere umano produce più di 4000 positroni al giorno, circa 180 ogni ora. Ma non ci vuole molto prima che questi positroni si imbattano nei tuoi elettroni, annichilandosi ed emettendo così radiazione sotto forma di raggi gamma.
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