Massa e materia, sinonimi? Riflessioni di un ignorante

[restodelcarlino]

Siamo fatti di niente ?
Faccio un esempio, concreto. Un calcolo.
Usando qualche nozione della fisica del liceo. E qualche dato (certificato) di pubblico dominio
Prendiamo un po' di una cosa notissima, un po' d'acqua. Per facilitare i calcoli, prendiamone 18 grammi circa (18,02 per esser precisini). E' una gocciona di 3,2 cm di diametro...o un cubetto di ghiaccio di 2,7 cm di lato. Perché questo numero strambo ? Perché é una mole di acqua, cioé un quantitatvo uguale al suo "peso molecolare". E perché questa stranezza ? Perché é noto quante molecole ci sono in una mole. Questo cubetto di ghiaccio ne contiene 6,022*10 alla 23-esima potenza. Simbolicamente : 10^23. (regoletta che vale per tutto= 1mole sono tante molecole quanto il peso molecolare)
Una molecola d'acqua é formata da un atomo di Ossigeno (composto da 8 protoni, 8 neutroni e 8 elettroni) e due atomi di Idrogeno (quindi, 2 protoni, e 2 elettroni. L idrogeno é un poveraccio, senza neutroni). In tutto, per ogni molecola d'acqua abbiamo 10 protoni, 8 neutroni e 10 elettroni.
...ma...protoni e neutroni si é scoperto che sono fatti di Quark.
Strambe particelle quantistiche (pure loro!) che vanno per terzetti praticamente difficilissimisimamente separabili. Il protone ne ha un terzetto formato da 2 quark "su" ed 1 quark "giù" ed il neutrone , 1 quark "su" e 2 quark"giù". Si, chi li ha battezzati era "fatto" e amava Joyce. La molecola d'acqua ha, quindi 28 quark "su" e 12 quark "giù"
Che massa ha 'sta roba ? Tanto per far semplice, viene usata un'unità di misura fatta apposta per loro : il MeV. : il milione di elettronvolt. (Per i precisi é milione di elettronvolt diviso la velocità della luce al quadrato MeV/c²). Questo per non avere a che fare con numeri troppo piccoli, di difficile maneggevolezza.
Poi usero' il kg (e sottomultipli), per chiarezza. .Cio' premesso, facciamo 'sti du' conti.
La massa dell'elettrone, espressa in MeV/c², é 0,511.
E gli altri personaggi ? Dato che sono personaggi abitanti l'universo quantistico, e per di più praticamente inseparabili, la loro massa é...incerta. Il quark "su" é piu leggero (tra 1,5 e 3,4 Mev/c²) ed il quark "giù" é compreso tra 3,5 e 7 MeV./c² .Per farla facile , adotto la mediana delle mediane : 3,9 Mev/c². E fa, per 40 quark, l'un per l'altro, 157 MeV/c² . Aggiungiamo gli elettroni (anche se é poca roba) : sono 10, a 0,511 MeV/c² il pezzo, fanno 5,11 Mev/c². In tutto, abbiamo 162 MeV/c² e spicci per 10 elettroni e 40 quark.
Sommiamo, senza 'sta a guardà er capello, le masse di tutti i componenti le molecole d'acqua (che sono una barcata : 6,02*10^23).
162*6*10^23=936 *10^23 Mev/c²
E per tornare a unità di misura comprensibili ? A quanto equivale un MeV/c² ?
1 MeV/c² = 1,783*10^(-30) kg. Si, é poca roba.
Portando tutto in grammi e facendo sparire le potenze di dieci, cosa esce fuori ?
936*10^23*1,783*10^(-30) = 1669*10 ^ (23-30+3)= 1669*10^ (-4)= 0,17 g
0,17 g invece di 18 e spicci
Solo 1% della massa del cubetto di ghiaccio. Quisquilie, senza manco le pinzillacchere.
Ed il resto ? Il "Niente."
Ma un "niente" mooooolto energetico : l'energia che tiene insieme i quark.

Esempio rielaborato da "Massa" di J.Baggot (ed Adelphi)