In matematica è possibile trattare e operare con quantità infinitamente grandi e piccole. Quindi, quando si parla di infinitamente piccolo, abbiamo la definizione di "punto", che è descritto come un elemento privo di dimensioni, volume o area, cioè non ha dimensioni e determina una posizione nello spazio. Tuttavia, sebbene non abbiano alcuna dimensione, i punti sono fondamentali nei calcoli matematici.

In fisica, d'altra parte, quando si tratta di oggetti reali, se sono così piccoli - più piccoli dei Quark, ad esempio, che sono gli elementi di base che compongono la materia - le formule non funzionano, portando strani risultati, di solito infinito. Quindi, quando proviamo a descrivere qualcosa della proporzione di un punto che reagisce alle forze presenti in un piccolo spazio, le cose si complicano.

Sebbene i matematici si trovino a proprio agio nel gestire dimensioni e distanze infinitamente piccole, i fisici si chiedono se esiste un limite all'oggetto più piccolo possibile o se esiste uno spazio infinitamente piccolo. Se consideriamo la gravità in queste condizioni, in dimensioni infinitamente piccole, questa forza diventa infinita, distruggendo il "tessuto" che forma lo spazio e creando una schiuma di buchi neri.

punti

Fonte immagine: riproduzione / CERN

Nel corso della storia, l'umanità ha scoperto - con i Greci - che la materia era formata da atomi, e in seguito (con JJ Thomson) che gli atomi sono costituiti da elettroni. Poi negli anni Trenta Walton e Cockcroft, una coppia di fisici britannici, riuscirono a separare il nucleo atomico con un acceleratore di particelle. Quello era solo l'inizio ...

Da allora, attraverso esperimenti e sviluppi tecnologici successivi - e la costruzione di acceleratori di particelle sempre più potenti - troviamo che i nuclei degli atomi sono costituiti da protoni e neutri, e questi a loro volta sono composti dai quark.

Tuttavia, mentre sembra che i mattoni della materia siano "particelle", non è stato ancora possibile dividere quark ed elettroni attraverso gli attuali acceleratori di particelle.

teorie

Fonte immagine: riproduzione / CERN

Per aggirare questo problema e gestire proporzioni e spazi infinitamente piccoli, la fisica quantistica si basa su alcune alternative parallele - teorie - come la dualità onda-particella o il principio di incertezza di Heisenberg, che affronta l'impossibilità di determinare contemporaneamente qual è la velocità (o energia) e la posizione di una particella in un dato istante.

Ci sono due teorie - che non sono ancora state dimostrate nella pratica - a questo proposito. Si presume che la "cosa" più piccola nell'universo sia molto più piccola dei quark. In realtà, questo sarebbe qualcosa di reale e tangibile, di dimensioni finite, sebbene molto, molto più piccolo di qualsiasi particella nota, e stava cercando di provare questa teoria che il bosone di Higgs fu scoperto.

Fonte immagine: riproduzione / CERN

L'altra teoria sono le stringhe e le superstringhe, in cui i fisici teorizzano che invece delle particelle, le cose più piccole nell'universo sarebbero stringhe infinitamente sottili - ma di una certa lunghezza - che vibrerebbero come le corde di un violino. Ogni tipo di vibrazione corrisponderebbe a una particella descritta dal modello standard, ovvero un elettrone, un quark e così via, per non parlare del fatto che in queste teorie si lavora con l'idea di fino a undici dimensioni, suggerendo la possibilità che ci sono universi paralleli.

Risposte?

Tuttavia, mentre sono affascinanti e potenzialmente spiegano qual è, dopo tutto, la cosa più piccola nell'universo - e quale sarebbe l'elemento fondamentale che costituisce la materia - queste teorie, per essere provate, devono essere replicate in laboratorio. E mentre la fisica ha fatto molta strada negli ultimi decenni, siamo ancora lontani dal rispondere a domande come "quanto infinitamente grande" e "quanto infinitamente piccolo" sia l'universo.