Fisica quantistica: l'atomo, le particelle elementari, le forze fondamentali

L'atomo è sempre stato al centro dell'attenzione delle scienze che studiano la natura. Inizialmente considerato come particella fondamentale e indivisibile della materia, da cui il nome, è stato inquadrato dalla fisica, grazie alle sue teorie, che ne ha compreso i costituenti e le proprietà. La nascita e lo sviluppo della fisica quantistica, che ha rivoluzionato il modo di pensare di molti, scienziati e non, ha finalmente permesso una descrizione finale ed elegante della particella che forma le molecole di cui è fatta la materia: l'atomo. Gli atomi sono i mattoni della materia, mentre le particelle elementari sono i costituenti ultimi delle particelle e, quindi, anche degli atomi. In aggiunta, ciascuna interazione fondamentale possiede una particella elementare che ha le funzioni di mediatrice di tale forza. Un esempio è il fotone, mediatore dell'interazione elettromagnetica. Si parlerà delle particelle elementari della fisica, raggruppate nel cosiddetto Modello Standard, come ad esempio i quark che compongono protoni e neutroni che a loro volta formano il nucleo degli atomi. La natura intera funziona grazie alla collaborazione delle quattro forze fondamentali. La gravità e l'interazione elettromagnetica sono le più note e spesso sono sufficienti le loro formulazioni classiche, non quantistiche per trattare i fenomeni che accadono nella vita quotidiana. Tuttavia una teoria fisica, per essere tale, deve tenere conto della teoria quantistica e della relatività ristretta di Einstein e di tutte le loro conseguenze. Quali sono dunque, nel dettaglio e se esistono, le teorie quantistiche e relativistiche che regolano le quattro forze fondamentali della natura? Autore: dr. Alessio Mangoni, PhD, fisico teorico.