Il collasso dell'universo

Il collasso dell'universo
Titolo originale	The Collapsing Universe
Autore	Isaac Asimov
1ª ed. originale	1977
1ª ed. italiana	1978
Genere	Saggio
Sottogenere	Divulgazione scientifica
Lingua originale	inglese

Il collasso dell'universo è un saggio di astronomia e astrofisica del 1977 scritto da Isaac Asimov.

Indice del volume

• I - Particelle e forze
  • Le 4 forze
  • Gli atomi
  • La densità
  • La gravitazione
• II - I pianeti
  • La Terra
  • Gli altri pianeti
  • Velocità di fuga
  • Densità e formazione dei pianeti
• III - Materia compressa
  • L'interno dei pianeti
  • La resistenza alla compressione
  • Stelle
  • La materia degenerata
• IV - Le nane bianche
  • Le giganti rosse e le compagne oscure
  • Superdensità
  • Lo spostamento verso il rosso di Einstein
  • La formazione delle nane bianche
• V - Materia in esplosione
  • Il Big Bang
  • La sequenza principale
  • Le nebulose planetarie
  • Le novae
  • Le supernovae
• VI - Stelle di neutroni
  • Oltre le nane bianche
  • Oltre la luce
  • Le pulsar
  • Proprietà delle stelle di neutroni
  • Effetti di marea
• VII - I buchi neri
  • La vittoria finale
  • La scoperta dei buchi neri
  • Mini buchi neri
  • Lo sfruttamento dei buchi neri
• VIII - La fine e l'inizio. Un universo ciclico?
  • La fine?
  • Gallerie di tarli e buchi bianchi
  • Le quasar
  • L'uovo cosmico
• Appendice 1 - I numeri esponenziali
• Appendice 2 - Il sistema metrico

Struttura e Contenuti

Capitolo I - Particelle e forze

Le quattro forze

Anzitutto l'autore fornisce gli elementi di conoscenza delle interazioni, o forze, che regolano e strutturano l'universo:

• l'interazione nucleare forte
• l'interazione nucleare debole
• l'interazione elettromagnetica
• l'interazione gravitazionale

Con linguaggio chiaro e semplice, Asimov fornisce alcune definizioni fondamentali: ogni particella nell'universo può essere fonte di una o più forze; la regione di spazio in cui la particella può interagire con un'altra particella si chiama campo di forza. L'intensità dell'interazione diminuisce con l'aumentare della distanza fra le particelle, fino a diventare nulla al di fuori del campo di forza. Generalmente, la risposta all'interazione da parte delle particelle consiste in un movimento: a seconda del tipo di interazione si può avere un avvicinamento (attrazione) oppure un allontanamento (repulsione) fra le particelle.

Intensità relativa delle quattro forze

Forza	Intensità relativa
Nucleare forte	103
Elettromagnetica	1
Nucleare debole	10−11
Gravitazionale	10−39

Quindi l'autore mette a confronto le peculiarità di queste quattro interazioni: la forza nucleare forte è quella che produce i campi di forza più intensi; tali campi hanno tuttavia un'estensione dell'ordine di 10⁻¹³ centimetri, quindi hanno influsso soltanto a livello subatomico. In pratica questa forza è responsabile della strutturazione degli adroni, cioè delle particelle subatomiche dotate di massa quali i protoni e i neutroni, nonché dei nuclei atomici stessi. I protoni hanno carica elettrica positiva, quindi l'interazione elettromagnetica tende a separarli (repulsione); tuttavia l'interazione nucleare forte, che è mille volte più intensa di quella elettromagnetica, prevale su quest'ultima, tenendo insieme i nuclei. Ma la ridottissima estensione dei campi di forza nucleare forte, comporta il fatto che, in natura, non riescano a formarsi nuclei con più di 92 protoni, e anche questi sono molto instabili. Il motivo è da ricercarsi semplicemente nel fatto che nuclei atomici più grandi non stanno insieme, in quanto gli adroni del nucleo uscirebbero dai campi di forza relativi. Comunque, anche negli elementi con un minor numero di protoni, si rende necessaria la presenza di un elevato numero di neutroni per stabilizzare il nucleo.

Gli atomi

Mentre i neutroni sono soggetti alla forza nucleare forte ma non alla forza elettromagnetica, gli elettroni, viceversa, sono soggetti alla forza elettromagnetica ma non a quella nucleare (i protoni sono soggetti a entrambe queste interazioni). Dal momento che la carica elettrica degli elettroni è di uguale grandezza ma di segno opposto rispetto a quella dei protoni, in corrispondenza dei nuclei si stabilizzeranno configurazioni di elettroni corrispondenti a quelle dei protoni del nucleo. Ciò costituisce una configurazione elettricamente neutra e notevolmente stabile, chiamata atomo. La forza nucleare forte spiega dunque la coesione dei nuclei, mentre la forza elettromagnetica spiega l'esistenza degli atomi.

Se il "guscio elettronico" degli atomi presentasse la carica elettrica distribuita in maniera perfettamente uniforme, gli atomi stessi tenderebbero a respingersi a causa del fatto che nelle loro regioni esterne è presente una carica negativa. Tuttavia, questa simmetria è valida soltanto per alcuni tipi di elementi, come l'elio, che presentano configurazioni atomiche molto equilibrate. Viceversa, in molti altri elementi la carica elettrica delle regioni esterne dell'atomo è leggermente squilibrata, cosicché una parte della carica positiva del nucleo riesce a filtrare dalle regioni più esterne, comportando un legame con la carica elettrica negativa dell'orbitale di un atomo vicino. Queste deboli forze elettromagnetiche, che filtrano da un atomo all'altro, e che sono responsabili della costituzione degli elementi allo stato solido e allo stato liquido, si chiamano forze di Van der Waals.

Edizioni

• Isaac Asimov, Il collasso dell'universo, traduzione di Libero Sosio, collana Oscar Saggi, Arnoldo Mondadori Editore, 1978, p. 243.

Voci correlate

• Teoria della relatività