martedì 31 dicembre 2013

Breve storia delle teorie atomiche: Niels Bohr


Qual era dunque la pecca fondamentale del modello atomico di Rutherford? Principalmente una: se l'elettrone girava attorno al nucleo nelle sue orbite circolari esso doveva perdere una parte della sua energia equivalente alla suo moto emettendo onde elettromagnetiche, questa perdita progressiva di energia sarebbe stata causa di un rallentamento costante che avrebbe fatto ricadere l'elettrone dentro il nucleo in un movimento a spirale. E' come se la luna, nel suo moto attorno alla terra, cedesse via via parte della sua velocità allo spazio circostante fino a rallentare e schiantarsi sul pianeta. Se non accade è perché la luna è soggetta a un altro tipo di forza, e cioè alla gravità. Secondariamente, gli elettroni non avrebbero avuto forza meccanica sufficiente per rimanere incollati al nucleo, rischiando di venire strappati via dalla minima perturbazione esterna. In sostanza, l'atomo di Rutherford era quanto mai instabile, destinato a sicuro decadimento. Fu dunque un collaboratore di Rutherford, il danese Niels Bohr, a risolvere la questione, facendo entrare in gioco le regole della meccanica quantistica.

Ora, la meccanica quantistica è la teoria più moderna che esista, e non si intende in senso cronologico, ma in senso filosofico. Ribalta le questioni, mette in soffitta il rigido determinismo, accoglie il probabilismo e strizza l'occhio a un certo soggettivismo che nelle sue degenerazioni più estreme può cadere vittima dello spiritualismo se non addirittura del misticismo (fine delle rime in "-ismo"). Bohr prese dagli studi sulla meccanica quantistica l'idea che l'energia emanata dell'elettrone non si irradiasse in modo continuo, ma solo ad intervalli discreti che si trovavano in rapporto matematico con la costante di Plank. Quantizzando l'emissione di energia il modello atomico funzionava, gli elettroni ritrovavano la loro stabilità.

Il modello atomico di Bohr prevedeva ancora orbite circolari per gli elettroni, con il successivo perfezionamento della teoria, e cioè con il modello comunemente noto col nome di Bohr-Sommerfeld, le orbite degli elettroni assumevano traiettorie ellittiche. Tuttavia, come vedremo, la realtà dell'atomo sarebbe sfuggita anche alle regole della geometria convenzionale.

Nella prossima puntata: gli orbitali, ovvero, il porto delle nebbie.