La carica dell'elettrone in un atomo risulta sferica: nuovi risultati

La carica dell'elettrone in un atomo risulta sferica: nuovi risultati
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Un nuovo studio portato avanti da ricercatori delle università di Northwestern, Harvard e Yale ha confermato i risultati del modello standard della fisica, la teoria quantistica che descrive le particelle: la carica elettrica dell'elettrone è perfettamente sferica. L'esperimento è una conferma che smentisce teorie alternative sulla supersimmetria.

La struttura dell'atomo viene solitamente presentata come un sistema di particelle avente al centro protoni e neutroni (nucleo dell'atomo) e elettroni che orbitano in modo circolare attorno ad esso. Nonostante questo modello sia semplice da capire in un primo approccio alla chimica, la realtà è molto meno semplice di quello che ci viene presentato. Protoni ed elettroni potrebbero essere pensate come particelle, ma la loro natura quantistica permette di modellizarle anche come onde.

Si potrebbe immaginare che un atomo di idrogeno abbia al suo centro un nucleo estremamente piccolo rispetto alla sua area totale che costituisce la maggior parte della massa solida e al suo esterno un singolo elettrone avente una carica negativa. Semplificando l'idea di fondo e non considerando che quello che stiamo descrivendo è la probabilità di identificare l'elettrone, si può pensare che questo sia una nube di carica elettrica dislocata attorno al nucleo che per simmetria assume la forma di una sfera (l'immagine in copertina fornisce un'idea in tal senso).

Questi risultati derivano da modelli matematici, quindi dalla soluzione di equazioni che negli anni si sono rivelate utili e coerenti con il mondo, ma il fatto che la carica dell'elettrone sia una sfera perfetta non è scontato. Esistono modelli supersimmetrici che ammettono l'esistenza di particelle mai viste prima d'ora che derfomerebbero la sfera elettrica rendendola più schiacciata. Queste teorie sono interessanti perché possono spiegare perché esiste più materia piuttosto che anti-materia nell'universo.

La nuova ricerca conferma la sfericità perfetta della carica dell'elettrone, smentendo dunque i modelli supersimmetrici. Gli scienziati che hanno pubblicato i loro risultati su Nature il 18 ottobre affermano che la loro strumentazione ha una precisione talmente alta da poter rilevare variazioni infinitesime della carica dell'elettrone.

Nonostante questo esperimento possa sembrare una conferma positiva che mette in luce ancora una volta la validità del modello standard della fisica, molte teorie alternative vengono smentite. Questo pone una nuova sfida per i fisici che dovranno cercare nuove spiegazioni che possano allargare il modello standard, che attualmente non è in grado di spiegare tutti i fenomeni dell'universo. Ad esempio, questo modello matematico descrive le forze elettromagnetica, nucleare forte e nucleare debole, ma non si collega alla forza gravitazionale nel modello della relatività generale di Einstein.

Per Gabrielse del Northwestern's new Center for Fundamental Physics è chiaro che "il modello standard è sbagliato, ma non capiamo dove sia sbagliato. Il mistero è enorme. Spero che ci stiamo avvicinando alla risoluzione del mistero".

FONTE: phys
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