"Il mondo è fatto a scale, chi le scende e chi le sale”, dice un proverbio a proposito dei continui alti e bassi della vita, che prendiamo a prestito perché dietro il saliscendi giornaliero si nasconde qualcosa di singolare che lo avvicina al mondo dell’infinitamente piccolo, quello della fisica delle particelle. Salire e scendere le scale ci dice insomma molto di come funziona la realtà. Ma procediamo con ordine. Nel 1913 Niels Bohr, fisico danese e padre fondatore della meccanica quantistica, elabora un nuovo modello dell’atomo, il modello di Bohr, appunto. All’epoca, infatti, la descrizione matematica del movimento orbitale dell’elettrone attorno al nucleo atomico, come quello di un pianeta che gira attorno al sole, patisce ancora qualche incoerenza. Non tutte le caratteristiche della struttura atomica proposta nel 1911 dal britannico Nobel per la chimica Ernest Rutherford sono, infatti, coerenti con quello che in natura si osserva, con una contraddizione matematico-fisica alquanto imbarazzante: secondo le equazioni della meccanica di Newton e quelle dell’elettromagnetismo di Maxwell-Lorentz, l’elettrone in orbita attorno al nucleo, emettendo luce, deve per forza perdere energia e perciò finire per cadere sul nucleo. In parole povere l’atomo, secondo tale modello, dovrebbe collassare, diventare instabile e sparire. E questo madre natura non lo contempla: gli atomi sono stabili nel tempo perché se non lo fossero non ci sarebbe materia nell’universo. Allora per far girare le cose nel modo giusto Bohr elabora un’ipotesi alternativa, in presa diretta con la scoperta del fisico tedesco Max Planck sulla quantizzazione dell’energia: essa non è un continuo, ma esistono solo certi valori o livelli accessibili. Con l’atomo che cosa c’entra? Bohr ci dice che l’elettrone non può orbitare ovunque attorno al nucleo, ma solo su traiettorie autorizzate che corrispondono a una certa quantità d’energia. Ci sono, perciò, nell’infinitamente piccolo delle posizioni, dei livelli d’energia vietati a cui la particella non può accedere. Proprio come noi quando facciamo le scale: ci spostiamo su e giù solo su livelli autorizzati dall’altezza di ogni gradino; stessa cosa con l’ascensore, perché i mezzi piani non esistono (tranne che nel film di Charlie Kaufman Essere John Malkovich).
Nel cuore della materia come sui gradini di una scala il movimento non è libero come sembra: nel caso dell’elettrone i vincoli sono stabiliti dalla costante di Planck, per le scale di casa dal progetto dell’architetto.
