2.c.2. Evoluzione e storia del modello atomico

La struttura della materia è stata oggetto d'analisi e di riflessione sin dagli albori della civiltà moderna, la parola atomo deriva dalla parola greca dallo stesso suono e che significava indivisibile. Ovvero, l'unità minima della materia, massa o come lo chiamassero i greci.

Il significato attuale di atomo proviene della sua evoluzione nel XIX secolo e nel secolo scorso è stato scoperto che c’erano particelle subatomiche, si è poi cominciato ad elaborare la struttura dell'atomo attuale o interrelazione dei tipi di particelle elementari più piccole che lo compongono. Prima di spiegare il modello d'atomo attuale proposto dalla Meccanica Globale, data l'importanza che riveste l'evoluzione dei diversi modelli atomici sviluppati, vediamo brevemente la storia dell'atomo in ordine cronologico:

  • 450 a.C. - Modello atomico di Democrito.

    Lo sviluppo filosofico di Democrito postulava l'impossibilità della divisione infinita della materia e la conseguente necessità dell'esistenza di un’unità minima, della quale sarebbero composte tutte le sostanze.

    È interessante che si possa aver pensato per 2500 anni che Democrito ci avesse azzeccato in pieno; in realtà non pareva così, ma adesso uno dei postulati o principi più importanti della Meccanica Globale è proprio il contrario.

    Nell’attuale modello della Fisica Globale tutte le sostanze formano parte di un’unica particella detta etere globale, costituita da una rete tridimensionale reticolare irrompibile che si estende in tutto l’universo.

  • 1808 - Modello atomico di Dalton.

    L'evoluzione del modello di Dalton si riferiva già all'atomo, ma come ad una sola particella; anche se all'inizio non era molto chiaro se il modello atomico di Dalton sarebbe stato un atomo o una molecola.

  • 1897 - Modello atomico di Thomson.

    Il seguente passo importante nella storia dell'atomo attuale è compiuto dalla teoria atomica di Thomson con la divisione dell'atomo fra cariche positive e negative, del tipo crostata di frutta o zuppa di cozze, con forze d'attrazione elettriche.

  • 1911 - Modello atomico di Rutherford.

    Il modello di Rutherford separa il nucleo con carica positiva dagli elettroni con carica negativa. Gli elettroni si troverebbero in orbite circolari o ellittiche intorno al nucleo. Il neutrone è stato aggiunto al modello di Rutherford nel 1920 in modo teorico ed è stato scoperto sperimentalmente nel 1932.

    Modello atomico di Rutherford
    Atomo di Rutherford

    Il modello di Rutherford è l'immagine visuale che tutti noi abbiamo dell'atomo moderno, aveva però due problemi:

    • Contraddiceva le leggi di Maxwell dell'elettromagnetismo secondo le quali le particelle cariche in movimento dovrebbero emettere fotoni continuamente. Per questo gli elettroni dovrebbero perdere energia e cadere al nucleo dell'atomo.

    • La teoria atomica di Rutherford non spiegava gli spettri atomici.

  • 1913 - Modello atomico di Bohr.

    La teoria atomica di Bohr introduce dei miglioramenti sostanziali al modello di Rutherford, in quanto incorpora aspetti energetici derivati dall'energia di Planck e dall'effetto fotoelettrico di Einstein.

    Nonostante la complessità di una descrizione dettagliata del modello di Bohr, le seguenti caratteristiche sono rilevanti in rapporto al modello che introdurrà la Meccanica Globale:

    • Gli elettroni sono situati in orbite circolari stabili; vale a dire, in cui non emettono energia e non sono permesse tutte.

    • Le orbite permesse degli elettroni del modello atomico di Bohr hanno un momento angolare che è un multiplo esatto di hbar (costante di Planck diviso per 2π)

    • Gli elettroni emettono o assorbono un fotone quando cambiano l'orbita atomica, la cui energia coincide con la differenza di energia delle orbite e non necessitano di passare attraverso stati intermedi.

    • Nell'atomo di Bohr, le orbite degli elettroni seguono le regole della Meccanica Classica, ma non fanno lo stesso i cambiamenti d'orbita.

    Lasciando da parte il grande risultato di questo modello in molti aspetti, il problema del modello di Bohr e di tutta la Meccanica Quantica è che vengono man mano aggiunte ipotesi nel corso della storia, senza però spiegare le ragioni che le giustifichino, solo che funzionano e che spiegano meglio la realtà; il che non è male, ma non aiuta a comprendere meglio la realtà se si basa su principi fisici fuorvianti.

    Tanto per cambiare, avrebbero potuto cercare di dare una spiegazione plausibile.

  • 1916 - Modello atomico di Sommerfeld.

    Con l'evoluzione del modello di Sommerfeld vengono inclusi sottolivelli all'interno della struttura dell'atomo di Bohr, sono scartate le orbite circolari e si incorpora in una certa misura la Teoria della Relatività di Einstein.

    Il modello di Sommerfeld delinea inoltre gli elettroni come corrente elettrica e non spiega perché le orbite debbano essere ellittiche, io credo che siano ellissoidi e che Sommerfeld abbia ragione sul fatto che l'elettrone è un tipo speciale di onda elettromagnetica, che la Meccanica Globale denomina ondone.

  • 1926 - Modello di Schrödinger o modello attuale secondo Wikipedia.

    Il modello di Schrödinger cambia la filosofia delle orbite, probabilmente per i nuovi apporti alla teoria atomica di De Broglie sulla natura ondulatoria della massa nel 1924 e descrive gli elettroni con funzioni di onde. Questa configurazione permette di ottenere la probabilità che l'elettrone si trovi in un determinato punto dello spazio. In questo modo, si ottengono orbitali di densità spaziale di probabilità di trovare un elettrone.

    Questo modello di atomo di Schrödinger calza molto meglio con le osservazioni; se però abbandoniamo la visione precedente sulla forma delle orbite, si allontana da una spiegazione intuitiva delle cause di quelle orbite così capricciose. [Ver video.]

    Al contempo, Schrödinger si addentra nel mondo delle probabilità e dell'astrazione matematica che, a grandi dosi, potrebbe diventare dannosa o negativa.

  • 2008 - Evoluzione del modello attuale dell'atomo.

    Questo libro on line della Meccanica Globale propone nella sezione seguente un nuovo passo nell'evoluzione del modello dell'atomo moderno, in un tentativo di andare avanti nella conoscenza di una realtà fisica così bella e così semplice come complessa.