Il passaggio TRA L'800 E IL '900 nella fisica atomica …attraverso due figure Marie slodowska Curie – Niels Bohr

1° convegno Solvay 1911 prima conferenza internazionale di fisica

2°Conferenza Solvay 1927

La chimica e la fisica vivono nell’800 una grande avventura… 1800 Volta mette a punto la prima pila 1803 Dalton elabora la prima teoria atomica 1821 Faraday mette le basi per il primo motore elettrico 1825 Wholer sintetizza in laboratorio l’Urea 1850 principi della termodinamica (macchine termiche) 1864 Maxwell leggi dell’elettromagnetismo 1869 prima tavola periodica degli elementi di Mendeleev 1876 Bell brevetta il telefono 1895 Marconi mette a punto il primo telegrafo 1899 La Bayer brevetta l’aspirina

Cosa aveva ancora da dirci l’atomo? Nel 1803 John Dalton elabora il primo modello dell’atomo: L’atomo è la più piccola particella della materia. Esso è una sfera piena, non divisibile in parti più piccole.

L’oggetto di studio? La struttura della materia L’atomo diventa l’interfaccia tra chimici e fisici L’atomo diventa l’interfaccia tra la fisica classica e la fisica quantistica L’atomo rivoluziona la scienza e la storia del ‘900

“Io sono di quelli che pensano che la scienza ha una grande bellezza “Io sono di quelli che pensano che la scienza ha una grande bellezza. Uno scienziato nel suo laboratorio non è soltanto un tecnico: è anche un fanciullo posto in faccia a fenomeni naturali che l’impressionano..” (M.Curie) " un esperto è una persona che attraverso la sua dolorosa esperienza scova tutti gli errori che un altro ha compiuto in un campo molto ristretto“ (N. Bohr)

Qualche dato… Protone: massa = 1,6 x 10-24 g, carica elettrica +1 Elettrone: massa = 1/2000 protone carica -1 Neutrone: massa = 1,6 x 10-24 g non ha carica 0,0000000000000000000000016 g Raggio H = 5 x 10-11 m

Marie Sklodowska Curie (1867-1934) 1893-94 Prima donna a ricevere la licenza di fisica e matematica alla Sorbonne 1898 Tesi di dottorato in fisica sulle proprietà radioattive di due nuovi elementi chimici (Ra e Po) 1903 premio Nobel per la fisica con i marito Pierre 1904 rinuncia a brevettare la metodologia per l’estrazione del Ra. Dona a tutto il mondo le sue ricerche 1906 rimane vedova con due bambine 1908 ottiene la cattedra di fisica alla Sorbonne 1911 premio Nobel per la chimica scoperta del Polonio e del Radio. 1914-18 al fronte di guerra con l’apparecchio Curie per radiografie 1921: 1° viaggio USA Fonda l’istituto per il Radio a Parigi 1929 2° viaggio USA Fonda l’istituto per il Radio a Varsavia 1934 muore a Parigi di anemia aplastica a 67 anni “La signora Curie è, fra tutte le persone celebri, la sola che la gloria non abbia corrotto” (A. Einstein)

L’importanza della scelta iniziale di Marie: la tesi di dottorato 1897-1903 dal 1898 al 1904: 32 comunicazioni scientifiche (firmate singolarmente o con il marito Pierre) Traccia lasciata dai Sali d’Uranio su foglio (Bequerel, 1896)

L’ Uranio: il capostipite degli elementi radioattivi  L’uranite estratta alla fine dell’800 nelle miniere di Pechblenda era utilizzata nell’industria del vetro (es. vetro di Boemia).

RADIOATTIVITA’ Perchè? Maria intraprende lo studio di tutti le sostanze chimiche note e scopre che anche i Sali del Torio emettono radiazioni RADIOATTIVITA’ La radioattività è proporzionale alla quantità di uranio e Torio presente nel campione Ci sono campioni in cui, una volta estratto l’Uranio e il Torio, emettono ancora radioattività!! Perchè?

Marie: L’incarnazione del metodo sperimentale 5 anni di lavoro in una rimessa Metodo della fusione e della cristallizzazione frazionata Isola 0,1 g di Radio da 1 tonnellata di Pechblenda Scopre le proprietà dannose e terapeutiche del Radio su lei stessa Isola il Polonio con lo stesso metodo e ne studia le proprietà “ Non sempre esiste “l’istante della scoperta: i lavori di uno scienziato sono troppo esili perché nel corso del suo penoso percorso la certezza del successo scoppi d’improvviso come un lampo e l’abbagli coi suoi fuochi” (Eve Curie, vita della signora Curie)

Cos’è la radioattività?

La radioattività L’estrazione del Radio diventerà industriale col “metodo Curie” Il radio sarà usato in campo diagnostico e terapeutico (e non..) Le radiazioni Alfa del Polonio saranno indispensabili per le scoperte della struttura dell’ atomo e del nucleo dell’atomo “In mani criminali il Radio può essere molto pericoloso. Ci si può chiedere se l’umanità saprà trarre vantaggi dalla conoscenza dei segreti della natura, se è matura per approfittarne o se questa conoscenza può essere nociva” ( Pierre Curie)

Madrid 1933: l’avvenire della cultura “Io sono di quelli che pensano che la scienza ha una grande bellezza. Uno scienziato nel suo laboratorio non è soltanto un tecnico: è anche un fanciullo posto in faccia a fenomeni naturali che l’impressionano come una fiaba. Noi non dobbiamo permettere che si creda che tutto il progresso scientifico si riduce a meccanismi, macchine, ingranaggi, i quali, d’altronde, hanno anch’essi la loro propria bellezza. ..Io non credo nemmeno che nel nostro mondo, lo spirito di avventura rischi di sparire. Se io vedo intorno a me qualche cosa di vitale, è precisamente quello spirito di avventura che sembra indesiderabile e che va di pari passo alla nostra curiosità”

La meccanica quantistica: gli inizi https://www. youtube. com/watch

Scarica nei gas rarefatti tubo di Crookes Raggi Catodici J.J.Thomson (Nobel 1906 fisica) giunse alla conclusione che queste particelle erano presenti in ogni tipo di sostanza e che per mezzo di una differenza di potenziale o a causa di irradiazione luminosa potevano essere estratti da certe sostanze. A tali particelle venne dato il nome di elettroni.

La scoperta degli elettroni: i raggi catodici

La scoperta dei protoni: i raggi anodici

IL MODELLO ATOMICO DI THOMSON (1904) SFERA POSITIVA CON CARICHE ELETTRICHE NEGATIVE. ATOMO NEUTRO. LE CARICHE NEGATIVE = CARICHE POSITIVE Modello plum padding

Plank: la luce è un insieme di corpuscoli detti fotoni La luce non viene assorbita o emessa in modo continuo ma per unità separate: i “QUANTI” (o fotoni) L’energia emessa da un corpo nero riscaldato alle varie Temperature, concentra l’energia emessa in radiazioni con determinate lunghezza d’onda

Einstein 1905 l’effetto fotoelettrico Alcuni metalli emettono elettroni se colpiti da una radiazione elettromagnetica. L’elettrone viene “eccitato” e può abbandonare l’atomo sottoforma di corpuscolo. Ciò che conta è la frequenza della radiazione incidente, non la sua intensità L’elettrone si trova in una “buca” energetica. Ne esce quando assorbe un “quanto” preciso di energia che supera una certa soglia data dalla frequenza e non dall’intensità.

Esperimento di Rutherford 1911

Cambia il modello (modello planetario): l’atomo è vuoto!! L’atomo possiede un nucleo in cui sono concentrati protoni e neutroni e gli elettroni orbitano intorno al nucleo ad una notevole distanza (1:100.000)

Perché l’elettrone non cade nel nucleo?

Niels Bohr (1885-1962). video https://www. youtube. com/watch

Nell’atomo l’energia non è continua

(modello semiquantistico) L’ATOMO DI BOHR 1922 L’elettrone è visto come una particella che percorre orbite quantizzate (modello semiquantistico)

Interpretazione dello spettro di assorbimento dell’Idrogeno

Il principio di indeterminazione Heisemberg

L’atomo: un’ insieme di funzioni matematiche FINE