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                                 L'atomo secondo la fisica moderna

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                                 L'atomo secondo la fisica moderna

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"Ode all'atomo ” è una poesia scritta da Pablo Neruda che esprime con efficacia tutte le ansie, le paure, le attese che nutre l'uomo di oggi nei confronti dell'energia atomica. Essa può essere causa di gravi disastri ambientali, ma, se usata sapientemente contribuisce al bene dell'umanità. Infatti il poeta descrive l’atomo come un elemento innocente e puro, paragonandolo quasi a un neonato partorito dall’uomo rappresentato come un signore con baffi e camicia. L’atomo di per sé non è pericoloso ma lo diventa a causa dell’anima malvagia dell’uomo che lo coccola solamente poiché conosce gli effetti distruttivi. Proprio come se fosse un neonato, il guerriero-uomo se ne prende cura, chiudendolo con delicatezza in un cassettino e poggiandolo delicatamente sulla propria unghia, portandolo con se per tutto il mondo e decidendo di lasciarlo cadere su Hiroshima.

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Poesia: Piccolissima stella, sembravi per sempre sepolta, e, nel metallo, nascosto il tuo diabolico fuoco

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Per il programma "Ne stiamo parlando" del TG2, in onda il 12/04/1978, una intervista ad Antonino Zichichi (Trapani, 15 ottobre 1929) fisico e divulgatore scientifico italiano attivo nel campo della fisica delle particelle elementari. Zichichi è professore emerito del dipartimento di fisica superiore dell'Università di Bologna ed è noto al grande pubblico soprattutto per la ...

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La struttura dell'atomo - Lezione animata

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Il De rerum natura ("Sulla natura delle cose") è un poema didascalico latino di natura epico-filosofica, scritto da Tito Lucrezio Caro nel I secolo a.C.
In questo poema il filosofo e poeta latino si fa portavoce delle teorie epicuree riguardo alla realtà della natura e al ruolo dell'uomo in un universo atomistico, materialistico e meccanicistico: si tratta di un richiamo alla responsabilità personale, e di un incitamento al genere umano affinché prenda coscienza della realtà, nella quale gli uomini sin dalla nascita sono vittime di passioni che non riescono a comprendere.
L'opera è dedicata a Gaio Memmio; riproduce il modello prosastico e filosofico e la struttura del poema Περὶ φύσεως (Sulla natura) di Epicuro.
Il poema ha tre argomenti principali :
- La ratio e la religio
La ratio è vista da Lucrezio come chiarità folgorante della verità «che squarcia le tenebre dell'oscurità», mentre la religio è ottundimento gnoseologico e bovina ignoranza.
-Dottrina epicurea
Riprende i temi principali della dottrina epicurea, che sono: l'aggregazione atomistica e il clinamen (vita e morte), la liberazione dalla paura della morte, del dolore e degli Dei e dalla spiegazione dei fenomeni naturali. La sostanza è unica, predefinita ed eterna. Gli atomi si muovono in una dimensione infinita, il vuoto, attraversando tutto l'universo. L'universo è composto solamente da atomi e vuoto. (Per questa ragione Lucrezio è un atomista). L'anima dell'uomo è anch'essa costituita da atomi che, quando il corpo muore, si disperdono nell'universo, per essere riutilizzati dalla natura.
-L'uomo e il progresso
Lucrezio nega ogni sorta di creazione, di provvidenza e di beatitudine originaria e afferma che l'uomo si è affrancato dalla condizione di bisogno tramite la produzione di tecniche, che sono trasposizioni della natura. Un dio o degli dei esistono, ma non crearono l'universo, tanto meno si occupano delle azioni degli uomini. Lucrezio afferma che i saperi razionali sulla natura ci mostrano un universo infinito formato da atomi che segue delle leggi naturali, indifferente verso i bisogni dell'uomo, che si può spiegare senza ricorrere alle divinità.

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                               L'atomo nella letteratura

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                               L'atomo nella letteratura

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                                        L'atomo nell'antichità

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                                        L'atomo nell'antichità

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Negli anni successivi alla seconda guerra mondiale, poi, sono state scoperte almeno una dozzina di particelle subnucleari, come, per esempio, i sei diversi tipi di particelle detti "quark", che sono costituenti dei protoni e dei neutroni. Insomma, di indivisibile all'atomo non è rimasto che il nome!

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Naturalmente, quando oggi parliamo di atomi, non intendiamo quelli di Epicuro, ma qualcosa di talmente diverso da non essere più nemmeno "indivisibile". Tra la seconda metà dell'Ottocento e la prima del Novecento, infatti, sono state scoperte le cosiddette "particelle subatomiche" e dunque il modello atomito di Democrito fu superato e sostituito da nuovi modelli.

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Il modello atomico di Rutherford fu poi sostituito da quello di Niels Bohr. Nel 1913 gli studi sugli spettri di emissione e sugli spettri di assorbimento dell’idrogeno, indussero il fisico Bohr a pensare che gli elettroni si muovessero nello spazio soltanto in orbite circolari di ben definita energia. Fino ad allora era ritenuto valido il modello atomico “a panettone” di Thomson, che però presentava delle difficoltà interpretative. Il fisico danese così ipotizzò un nuovo modello atomico (valido solo per l’atomo di idrogeno), che si basava su due postulati:

Il primo postulato di Bohr afferma che l’elettrone può percorrere attorno al nucleo alcune orbite circolari senza perdere energia ed i raggi di tali orbite soddisfano tutti la relazione:

r = nh/2πmv
dove m è la massa dell’elettrone, v è la sua velocità, h è la costante di Planck. Al termine n, un numero che può assumere tutti i numeri interi maggiori di 1, Bohr diede il nome di numero quantico principale.

Il secondo postulato di Bohr afferma che l’energia assorbita da un elettrone ne consente la transizione dall’orbita in cui si trova normalmente (stato fondamentale), a una delle orbite di energia quantizzata superiore (stato eccitato). In queste orbite l’elettrone permane per un tempo brevissimo.

Successivamente il fisico tedesco Heisenberg , analizzando il modello atomico di Bohr e ravvisandone i limiti, soprattutto per quanto riguarda le orbite che gli elettroni percorrono, elaborò una teoria (principio di indeterminazione) secondo la quale non è possibile conoscere contemporaneamente con esattezza la posizione e la velocità dell'elettrone.

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Nel 1911 lo scienziato neozelandese Rutherford bombardò una sottilissima lamina d’oro con raggi alfa. Le particelle alfa positive, nel 99% dei casi, passavano senza subire deviazioni attraverso la lamina. Da questi risultati Rutherford ipotizzò che l’atomo doveva essere formato prevalentemente da spazio vuoto, che l’intera carica positiva dell’atomo era concentrata nel nucleo e che gli elettroni (negativi) dovevano muoversi intorno ad orbite circolari. Questo modello atomico prese il nome di modello “planetario”, in quanto ricordava il Sistema Solare, in cui il sole rappresenta il nucleo dell’atomo e i pianeti gli elettroni. Il geniale modello atomico planetario tuttavia non teneva conto del fatto che una particella carica in movimento perde incessantemente energia. Ciò valeva anche per l’elettrone, che, perdendo via via energia, avrebbe finito per cadere sul nucleo.

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Nel 1904 lo scienziato inglese Thomson propose il cosiddetto modello atomico a panettone, che suscitò numerose curiosità. In base ai dati allora disponibili, Thomson immaginò che gli elettroni (negativi) fossero dispersi come gli acini di uvetta in un panettone, in una massa elettricamente positiva, in modo da determinare un equilibrio delle cariche.

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Tito Lucrezio Caro nasce probabilmente a Roma intorno al 98 a.C. A lui si deve l'unico serio tentativo di introdurre la dottrina epicurea nell'ambiente romano. Egli compose un poema in esametri, "De rerum natura" (Sulla natura delle cose), rimasto incompiuto a causa della sua prematura morte a poco più di quarant'anni, che una traduzione denigratoria attribuisce all'ingestione di un filtro d'amore. Il poema viene pubblicato dopo la morte di Lucrezio da Cicerone, che dimostra apprezzare l'opera, nonostante esprimesse tesi agli antipodi delle sue concezioni. La base del sistema epicureo e lucreziano è l'atomismo di Leucippo e Democrito, secondo cui ogni realtà si spiega in base a due soli principi, gli atomi e il vuoto.

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            L' atomo, dall'antichità ai giorni nostri 

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            L' atomo, dall'antichità ai giorni nostri 

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Epicuro nasce a Mileto intorno al 341 a.C. Fonda ad Atene una scuola, il Giardino di Epicuro, nella quale opera fino alla sua morte (270 a. C.).
Egli riprende la dottrina atomistica di Leucippo e Democrito. Afferma, infatti, che esiste un limite alla divisibilità all'infinito: l'atomo. Gli atomi sono indivisibili, non scomponibili, infiniti in numero e diversi fra loro per forma e grandezza. La loro aggregazione dà origine a corpi visibili, la loro disgregazione ne determina la dissoluzione. Gli atomi sono perennemente in moto e, affinché avvenga il loro movimento, bisogna ammettere l'esistenza del vuoto. La novità introdotta da Epicuro, rispetto a Leucippo e Democrito, sta nel fatto che egli non considera più la forma degli atomi, ma il loro peso. Mentre per gli atomisti il moto vorticoso degli atomi permetteva lo scontro e la formazione dei corpi, per Epicuro gli atomi si muovo per il loro stesso peso seguendo un percorso rettilineo per linee parallele in un vuoto a sua volta infinito. Questa concezione del moto degli atomi avrebbe comportato l'impossibilità dell'incontro degli atomi e la loro aggregazione nei corpi. Epicuro allora introduce nella sua teoria il fenomeno della deviazione casuale (in greco "παρέγκλισις" , il latino "clinamen") che interviene nella caduta in verticale degli atomi facendoli deviare dal loro percorso verticale determinandone così collisioni, in base alle quali questi possano aggregarsi, originando i corpi estesi. Così facendo, Epicuro nega il determinismo, sostenuto da Leucippo e Democrito, e afferma l'esistenza del caso, elemento di imponderabilità, che permea la natura nel suo intimo.

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I primi due sostenitori della dottrina atomistica furono i filosofi greci, Leucippo e Democrito. Del primo ci sono giunte poche notizie, tant'è che ne è stata messa in dubbio perfino l'esistenza. Molto probabilmente era nativo di Mileto e visse nella seconda metà del V secolo a.C. Democrito nacque invece ad Abdera intorno al 460 a.C. e fu allievo di Leucippo.
Per superare il problema della divisibilità all'infinito gli atomisti ipotizzano l'esistenza di particelle originarie non divisibili, chiamate atomi. Per conciliare inoltre unità e molteplicità sostengono che gli atomi sono molti ma, al contempo, ognuno di essi è un'unità, non essendo divisibili. Secondo loro, il divenire è dato dall'aggregarsi e dal disgregarsi proprio degli atomi, che sono distinti e rappresentano l'essere (pieno), in contrapposizione con il non-essere (vuoto). Il vuoto non solo distingue gli atomi, ma consente loro di muoversi e, quindi, di aggregarsi e disgregarsi, spiegando così anche il nascere e il morire degli aggregati. Secondo la concezione di meccanicismo, tutto ciò che accade dipende da cause fisiche. Gli atomi, infatti, compiendo un movimento eterno e spontaneo in tutte le direzioni nello spazio vuoto, si urtano a vicenda e, di conseguenza, creano e scompongono aggregati. Dato che gli atomi sono innumerevoli, essi danno origine ad infiniti mondi, che nascono e si dissolvono in perpetuo. Secondo Leucippo e Democrito gli atomi non hanno qualità, ma si distinguono solo per caratteristiche quantitative (forma geometrica, grandezza, ordine, posizione). Gli atomisti, inoltre, sostengono che l'anima, essendo composta da atomi, si disgrega in seguito alla disgregazione del corpo. Perciò anche l'anima è mortale.

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Atomo significa "indivisibile" (dal greco ἄτομος composto da  ἄ- privativo e dalla radice del verbo greco τέμνειν , "tagliare") ed è una struttura nella quale è normalmente organizzata la materia nel mondo fisico o in natura. Era così chiamato perché, secondo le teorie fisiche dell’antichità, era considerato l'unità più piccola ed indivisibile della materia (in accordo anche con la dottrina dei filosofi greci Leucippo, Democrito ed Epicuro, nota come teoria dell'atomismo). Verso la fine dell'Ottocento fu dimostrato che l'atomo era in realtà divisibile, essendo a sua volta composto da particelle più piccole (protoni, elettroni e neutroni), chiamate particelle subatomiche.