I Segreti Della Materia: La Materia Oscura

Cari ragazzi di 2° A e B,

l’anno scorso abbiamo dedicato una buona parte, nello studio delle Scienze, alla costituzione della materia organica. Ricordate la struttura delle cellule?
Quest’anno ci siamo interessati di materia inorganica, dal punto di vista fisico e chimico. Abbiamo appena svolto la verifica di chimica…conoscete bene la differenza tra atomi e molecole.

I nostri buoni amici Gaetano e Federico hanno scritto per Scientificando degli interessanti articoli, dedicati all’affascinante e complessa tematica dell’Universo: il Big Bang, le lenti gravitazionali…e poi siamo stati alla Fiera espositiva Astronomix su cui avete realizzato un articolo. Ho messo a vostra disposizione anche un Learning Object sull’Universo.

Insomma, tutto questo per significare che ne sapete abbastanza sulla materia e sull’Universo anche se lo studio sistematico di quest’ultimo lo affronteremo il prossimo anno in terza.
Quello che mi preme affrontare in questo articolo è la relazione materia – Universo. Perché? Perché la materia è tutto ciò che ci circonda e di cui siamo costituiti…e che ci illudiamo di conoscere. Proprio così! L’uomo, sin dall’antichità, ha cercato infatti di scoprire che cosa fosse la materia, di spiegarla e manipolarla per i suoi scopi pratici. Ma oggi, agli albori del terzo millennio, (e con questa domanda mi rivolgo anche ai grandi) siamo sicuri di sapere che cosa sia veramente la materia?

Non voglio affrontare la domanda in questo articolo e per giunta con voi piccolini, ma parlare di qualche segreto della materia…perché la materia ne ha ancora da svelare!

Vi parlerò della materia oscura.

Siamo composti da circa 12 tipi di atomi e dal 99,9999999999% di…vuoto. Proprio così, di vuoto! Basti pensare che gli atomi, di cui siamo composti, presentano la loro massa concentrata al 99,9% in uno spazio enormemente piccolo, il cui diametro è di circa centomila volte inferiore a quello dello stesso atomo! Fenomenale vero? Questo significa che, se potessimo comprimere gli atomi all’interno dei loro nuclei, il nostro corpo collasserebbe in un volume inferiore a quello della capocchia di uno spillo!

Fantasia? Non proprio! Una compressione di questo tipo si manifesta ad esempio in natura, a causa della forza di gravità, all’interno di stelle densissime, dette stelle di neutroni (ricordate le particelle nucleari prive di carica elettrica e pesanti circa 2000 volte più degli elettroni?).
Ma procediamo per arrivare alla materia oscura. Sapete già, perché lo abbiamo studiato, che gli atomi stabili in giro per l’Universo sono circa un centinaio e i più diffusi sono solo una ventina. Questi costituiscono sia tutto ciò che si trova sulla Terra che il Sole stesso, da cui dipende la vita sul nostro pianeta. Il Sole, che sorge e tramonta ogni giorno, è composto in particolare di idrogeno (il primo elemento nella tavola periodica degli elementi, formato da un protone ed un elettrone), che “brucia” al centro, ad una temperatura dell’ordine di milioni di gradi centigradi, trasformandosi in elio (uno dei gas nobili, ricordate?).


Tutto ciò era impensabile appena un secolo fa! Non si sapeva nemmeno che gli atomi esistessero e fossero i mattoni fondamentali della materia.
La realtà che ci circonda è così complessa e variegata da sembrare incomprensibile, almeno in senso matematico! Nell’antichità alcuni filosofi come Platone tentarono di spiegare tale complessità come il riflesso di un mondo perfetto e astratto ovvero, secondo tale concezione filosofica, il mondo reale sarebbe un’immagine imperfetta di esso.
Oggi le cose sono molto diverse perché la concezione che abbiamo della materia è completamente cambiata.
Due rivoluzioni concettuali del Novecento hanno segnato il modo di vedere oggi la materia: la meccanica quantistica e la relatività di Einstein. Cliccate sui link per saperne di più.

Ed è annunciata una nuova rivoluzione industriale, che consentirà di manipolare la materia a livello atomico e realizzare applicazioni quasi al limite del fantascientifico come robot che viaggiano e operano nel corpo umano: la nanotecnologia!

Vi siete incuriositi? Credo di sì, conoscendovi bene! Mi direte... e la materia oscura? Pazienza, stiamo per arrivarci!

Facevamo riferimento, all’inizio, ai misteri della materia e dell’Universo. Basti pensare che in alcuni corpi celesti la materia raggiunge situazioni così estreme che le formule note cessano di fornire riposte attendibili! Pensate che esistono stelle così dense da contenere in un centrimetro cubo la massa di una montagna e corpi celesti, come i buchi neri, che distorcono la struttura dello spazio fino a nascondere che cosa si cela al loro interno!

Ancora più misteriosa è la cosiddetta “materia oscura”. Sulla base delle osservazioni astronomiche, essa costituirebbe il 90% della materia che compone le galassie e avrebbe un effetto rilevante nel determinarne la velocità di rotazione. Tuttavia, essa è completamente invisibile ai nostri telescopi e molti scienziati ritengono che non sia costituita dalle particelle atomiche (protoni, neutroni ed elettroni), ma da nuove entità su cui esistono soltanto pochi dati concreti e molte congetture.

Per approfondire l’argomento sulla materia oscura, vi segnalo un bellissimo articolo di Massimo Auci, uno dei redattori di Gravità Zero e valente fisico ricercatore, che ha lavorato con il Gruppo di astronomia neutrinica presso i Laboratori del Monte Bianco e del CERN di  Ginevra (vedi pagina di wikipedia dedicata).

Vi invito a leggerlo con attenzione, cari ragazzi e lettori di questo blog, perché è una vera perla di divulgazione scientifica.

Segue una immagine relativa alla creazione della mappa tridimensionale della materia oscura a partire dalle immagini dell'Hubble. [Fonte: NASA, ESA e R. Massey (California Institute of Technology)]

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