Se la materia è fatta quasi interamente di spazio vuoto, perché non ci passiamo attraverso come fantasmi? La risposta non è nella densità, ma in una regola quantistica fondamentale.
Provate a premere la mano contro il tavolo. Sembra solido, vero? In realtà, sia la vostra mano che il tavolo sono fatti quasi interamente di… nulla.
Se ingrandissimo un atomo fino alle dimensioni di uno stadio di calcio, il nucleo sarebbe una biglia a centrocampo e gli elettroni sarebbero moscerini sugli spalti. Tutto il resto è vuoto. Eppure, se date un pugno al muro, vi fate male. Perché non ci passate attraverso?
Il campo di forza invisibile
La risposta sta nelle forze fondamentali. Quando avvicinate la mano al muro, non state toccando “materia” nel senso classico. Gli elettroni della vostra pelle e quelli del muro si respingono a vicenda tramite la forza elettromagnetica, avendo la stessa carica negativa. Ma c’è una regola ancora più forte che vi blocca.
Il Principio di esclusione
Si chiama Principio di esclusione di Pauli. È una legge della meccanica quantistica che dice: due fermioni (come gli elettroni) non possono occupare lo stesso stato quantistico nello stesso momento.
Immaginate gli atomi come un parcheggio con posti numerati. Se tutti i livelli energetici (i posti auto) del muro sono occupati, gli elettroni della vostra mano non possono entrare.
Non c’è spazio quantistico disponibile.
La solidità del mondo non è data dalla massa, ma da questa regola inflessibile e dalla stabilità della materia dimostrata matematicamente dai fisici Dyson, Lenard, Lieb e Thirring. Quando vi sedete su una sedia, quindi, state letteralmente galleggiando su un campo di forza quantistico.
Un vuoto “pieno” di regole
Questo significa che il concetto di “vuoto” a livello atomico è ingannevole. Quello spazio non è deserto: è presidiato da leggi fisiche inviolabili. Senza la repulsione elettrica e il Principio di Pauli, la materia non avrebbe struttura. Gli atomi collasserebbero su se stessi e voi sprofondereste verso il centro della Terra, attraversando il pavimento come se fosse nebbia. La solidità del mondo reale, quindi, non è fatta di “roba”, ma di regole. Siamo fantasmi fatti di vuoto che sembrano solidi solo grazie a queste leggi fisiche.
Per saperne di più:
- Dyson, F. J., & Lenard, A. (1967). “Stability of Matter“. Journal of Mathematical Physics.
- Lieb, E. H., & Thirring, W. E. (1975). “Bound for the Kinetic Energy of Fermions which Proves the Stability of Matter“. Physical Review Letters.
