In un precedente post che trovate qui, abbiamo illustrato il rivoluzionario nuovo modello dell’elettrone proposto di recente dai fisici Celani-Vassallo, grazie alla semplice e chiara spiegazione fornita in un video da Francesco Ferrara, un ingegnere elettronico nonché docente di fisica dotato di capacità divulgative non comuni, oltre che autore di vari libri, fra cui il libro di testo “Verso la fisica” (Arianna Edizioni).

In seguito, traendo spunto dal suddetto modello dell’elettrone, l’ing. Ferrara ha provato a estendere il modello al neutrone (e quindi anche al protone), ottenendo un modello estremamente degno di attenzione (esposto in un suo documento visualizzabile cliccando qui), in quanto pure in questo caso esso appare di gran lunga più soddisfacente del modello mainstream per tale particella. Perciò abbiamo deciso di intervistarlo sull’argomento:

Come è fatto il modello mainstream del neutrone? E quali limiti ha?

Intanto voglio ringraziarti per l’attenzione dedicata al mio lavoro, e ringrazio per questo anche Vessela e Giorgio. Ma veniamo al dunque!

La fisica ufficiale ci presenta il neutrone come una particella subatomica avente massa nota, con carica elettrica netta pari a zero, con spin pari ad  e momento magnetico μ = -9,66 x 10^-17 J/T. Pertanto, è come se il neutrone fosse un piccolo magnete elementare, che come il protone e l’elettrone genera un suo campo magnetico.

Il neutrone sarebbe composto da tre quark, due quark down ed un quark up. I quark sarebbero delle particelle che formano neutroni e protoni in seno al nucleo. Il quark up ha una carica elettrica positiva pari a +2/3 e, mentre i quark down hanno una carica elettrica negativa pari a -1/3 e. La somma delle cariche dei tre quark, formanti il neutrone, dà luogo a zero.

Il modello classico a quark del neutrone.

Un neutrone sarebbe stabile in seno al nucleo atomico, ma diverrebbe instabile al di fuori di esso, rimanendo integro per circa 15 minuti, dopo i quali si scomporrebbe, dando luogo ad un protone, un elettrone ed un antineutrino.

I limiti del modello stanno nel fatto che è solo descrittivo, manca un supporto matematico che permetta di scrivere delle equazioni e rendere “predittivo” il modello stesso. Inoltre, la massa dei quark up, che io sappia, non è stata determinata con precisione. In parole semplici, dal modello, lacunoso ed incompleto, non è possibile evincere le proprietà distintive della particella, men che meno fare delle previsioni.

Come è fatto geometricamente il tuo modello? Puoi darcene un’immagine mentale?

Andiamo subito al cuore della questione che secondo me si può sintetizzare nella seguente frase: Una sferetta elettricamente carica, priva di massa, che si muove descrivendo una circonferenza avente un certo raggio R, alla velocità della luce, è come se possedesse, di fatto, una massa, di natura puramente elettromagnetica. Tale massa è direttamente proporzionale alla pulsazione angolare con cui la sferetta descrive la circonferenza ed inversamente proporzionale al raggio della circonferenza stessa.

Queste nuove fondamenta teoriche sono state profuse dal recente lavoro di Vassallo-Celani. Il mio modello prende spunto dalla teoria di Vassallo-Celani e vede il neutrone costituito da due anelli di corrente:

  1. Il primo, generato da una sferetta carica positivamente, avente carica pari – in valore assoluto – a quella dell’elettrone, descrive, alla velocità della luce, una circonferenza il cui raggio, da me calcolato, sarebbe pari a circa 1,52 x 10^-16 m;
  2. Il secondo, generato da una sferetta carica negativamente, sempre con carica pari a quella dell’elettrone, descrive, alla velocità della luce, una circonferenza avente raggio pari a circa 5,54 x 10^-16 m;
  3. I due anelli giacciono su piani paralleli, ed i centri delle due circonferenze giacciono sullo stesso asse. Le due cariche che generano i due anelli – una positiva, l’altra negativa – procedono nello stesso verso, generando cosi delle correnti opposte in verso.

Poiché, come già detto, la massa di una sferetta rotante è inversamente proporzionale al raggio, l’anello generato dalla sferetta carica positivamente, avrà una massa maggiore rispetto all’anello di corrente generato dalla sferetta carica negativamente. È altresì importante sottolineare che le masse dei due anelli di corrente non si sommano, per determinare la massa dell’intero sistema, ma si sottraggono.

La massa è direttamente legata alla pulsazione angolare, che è una grandezza vettoriale. I due anelli saranno formati da due correnti che girano in verso opposto, generando masse con segno opposto, che dovranno necessariamente sottrarsi, per ottenere la massa complessiva del sistema “neutrone”.

Rappresentazione 3D del modello del neutrone proposto dall’ing. Ferrara.

In cosa si differenzia il tuo modello da quello mainstream?

Il mio modello parte dal presupposto che il costituente ultimo della materia sia formato da sferette rotanti alla velocità della luce, che descrivono circonferenze aventi determinati raggi.

I raggi delle circonferenze descritte dalle sferette  e le posizioni reciproche degli anelli di corrente conferirebbero, ad ogni particella, le sue proprietà distintive, quali massa, carica, momento magnetico, spin.

Quali vantaggi ha il tuo modello? Ha degli svantaggi?

I vantaggi del mio modello stanno nella semplicità e nel suo essere in perfetta sintonia con il principio scientifico del rasoio di Occam, secondo cui, a parità di fattori, la spiegazione più semplice tende a essere quella giusta.

Nel mio modello non si introducono altre particelle per spiegare il neutrone. Le proprietà distintive di questa particella – come la massa, la carica elettrica nulla ed il momento magnetico netto diverso da zero – vengono fuori da semplici calcoli sugli anelli di corrente.

Quali differenze e analogie ci sono con il modello dell’elettrone di Celani-Vassallo?

Il lavoro di Vassallo-Celani ha rappresentato per me un’illuminazione. A mio avviso, il mio modello si potrebbe considerare una naturale conseguenza dei principi teorici profusi negli articoli di Vassallo-Celani.

I due articoli scientifici di Celani-Vassallo che descrivono il nuovo modello dell’elettrone.

Ripeto, l’aspetto innovativo e rivoluzionario – che potrebbe permettere di riscrivere i libri di fisica – sta nel fatto che una sferetta carica rotante, che descrive una circonferenza di un certo raggio, alla velocità della luce, benché abbia una massa nulla (se ferma), possiede, di fatto, una massa di natura puramente elettromagnetica, direttamente proporzionale alla pulsazione angolare ed inversamente proporzionale al raggio della circonferenza da essa descritta!

In questa frase è racchiusa la pietra angolare su cui si fondano questi nuovi saperi!

Il tuo modello descrive un sistema stabile? Cosa succede se le distanze dei due anelli percorsi dalle particelle che compongono il tuo modello di neutrone aumentano o diminuiscono?

Sono partito dal presupposto che i due anelli di corrente si possano considerare come due fili paralleli percorsi da correnti che procedono in verso opposto. Tale approssimazione ha senso solo se la distanza fra i due anelli è compresa in un certo range.

In tale modo le due sferette, aventi la stessa carica in modulo, ma con segni opposti, si attrarrebbero per effetto Coulombiano e al tempo stesso si respingerebbero perché, com’è noto dalla fisica, due fili percorsi da correnti che procedono in verso opposto si respingono.

In ultima analisi ci sarebbe una forza Coulombiana, attrattiva, e una forza di natura elettromagnetica, repulsiva. Facendo l’approssimazione delle due correnti parallele (ammesso che sia completamente valida), queste due forze sarebbero esattamente uguali ed il sistema dovrebbe essere stabile.

La forza coulombiana (a sinistra) è attrattiva, quella elettromagnetica (a destra) repulsiva.

Se i due anelli si avvicinassero, fino ad arrivare alla configurazione in cui l’anello positivo – quello più piccolo – fosse annidato dentro l’anello negativo (quello più grande), la stabilità continuerebbe ad esserci: ciò in quanto la distanza fra i due anelli, concentrici, rimarrebbe costante nel tempo, e continuerebbe ad essere valida l’approssimazione di correnti parallele. In definitiva, la configurazione che vede i due anelli concentrici che giacciono sullo stesso piano è, a mio avviso, stabile.

Al contrario, se allontanassi i due anelli, verrebbe meno l’ipotesi delle correnti parallele. I due anelli si disaccoppierebbero: quello negativo raggiungerebbe un raggio di circa 0,38 pm, cioè 0,38 x 10^-12 m, e formerebbe un elettrone, mentre quello positivo raggiungerebbe un raggio di circa 2,1 x 10^-16 m, formando un protone.

La mia onestà intellettuale, tuttavia, m’impone di affermare che il mio modello, dal punto di vista della stabilità, potrebbe essere anche attaccabile. Infatti, le due sferette procedono entrambe alla velocità della luce, ma con raggi diversi. Ciò determina due pulsazioni angolari diverse. Una sferetta non “vedrebbe” accanto a sé, istante per istante, l’altra sferetta.

Tuttavia, esiste una successione di infiniti istanti di tempo in cui le due sferette si troverebbero nella stessa posizione angolare rispetto ad un prefissato riferimento. Sicuramente, in quegli istanti, saremmo effettivamente in presenza di due correnti parallele che procedono in verso opposto e ciò, a mio avviso, garantirebbe sicuramente la stabilità.

Il tuo modello descrive solo il neutrone nel nucleo o anche quello libero?

Il modello è valido anche fuori dal nucleo. I due anelli di corrente, accoppiati, fuori dal nucleo inizierebbero ad interagire con il vuoto, che, com’è noto, possiede un’energia: l’energia “di punto zero”. Gli scambi di energia fra il sistema “neutrone” ed il vuoto inizierebbero a rendere il neutrone instabile.

L’energia del vuoto può essere rivelata con il famoso esperimento di Casimir.

Il neutrone cederebbe una certa quantità di energia al vuoto, così i due anelli si disaccoppierebbero: come detto in precedenza, quello negativo raggiungerebbe un raggio di circa 0,38 pm e formerebbe un elettrone, mentre quello positivo, raggiungerebbe un raggio di circa 2,1 x 10^-16 m, formando un protone, come le evidenze sperimentali confermano.

Pensi che il tuo modello permetta previsioni? E che sia verificabile sperimentalmente?

Il fatto che un neutrone, decadendo, produca un protone ed un elettrone è già una verifica sperimentale. È come se l’elettrone ed il protone fossero già “dentro” il modello, si manifestano nel momento in cui il sistema non è più nelle condizioni di essere stabile.

E il protone? Pensi che il tuo modello sia auto-consistente anche per questa particella? E come è fatto?

Il modello per il protone è già stato prodotto in quanto componente del neutrone. Esso è composto da una sferetta avente carica, in modulo, pari a quella dell’elettrone, ma positiva, che ruota alla velocità della luce, descrivendo una circonferenza avente un raggio circa 1836 volte più piccolo di quello dell’elettrone.

Può sembrare paradossale che il protone abbia una massa circa 1836 volte più grande di quella dell’elettrone, ma, poiché la massa è inversamente proporzionale al raggio, il raggio dell’anello di corrente che genera il protone è 1836 volte più piccolo del raggio dell’anello di corrente che genera l’elettrone.

Inoltre, i fondamenti teorici profusi da Vassallo-Celani aprono la strada ad una semplicissima spiegazione della forza nucleare forte: essa sarebbe solo una forza di natura puramente elettromagnetica.

Il ruolo delle quattro forze fondamentali secondo la fisica tradizionale.

Immaginiamo, infatti, di avere un nucleo composto da due protoni – quello dell’elio – per fissare le idee. I due anelli di corrente, formanti i due protoni dell’elio, posti su piani paralleli, a distanze aventi ordine di grandezza di 10^-15 m tenderebbero a respingersi, in quanto generati da cariche di ugual segno, ma tenderebbero anche ad attrarsi, per effetto della forza – di natura puramente elettromagnetica – che attrae due fili percorsi da correnti, che procedono nello stesso verso.

Con semplicissimi calcoli, si può dimostrare che queste due forze – quella di repulsione Coulombiana e quella di attrazione elettromagnetica – sono proprio uguali. La forza nucleare forte altro non è, se non una forza di natura puramente elettromagnetica!

Intervista a cura di Mario Menichella         

(fisico, già Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)

Se vuoi condividerlo...Share on Google+
Google+
Tweet about this on Twitter
Twitter
Share on Facebook
Facebook
Email this to someone
email

2 comments

  1. Grazie per la pubblicazione. Spero gli spunti del mio modello siano interessanti

  2. Potete trovare il documento completo al seguente link
    http://www.proffonlineall.it/administrator/PDF.Downloaded/NuetroneNuovoModelloToPrint.pdf

Lascia un commento