0056. Quali forze tengono coesa la materia?

 Quali forze o legami agiscono nel tenere assieme un tavolo? Mi riferisco quindi non alle interazioni a livello nucleare sub-nucleare ma a quelle macroscopiche. (Vladimiro Piccoli)

  Il procedere della nostra vita quotidiana si svolge in un insieme composto da diversi stati di aggregazione della materia: l'aria consiste nello stato gassoso, l'acqua in quello liquido e gli oggetti come il tavolo, le sedie e altro rappresentano lo stato solido. I vari stati della materia sono costituiti da atomi quali: ossigeno, azoto, idrogeno, carbonio, silicio e ferro per citare alcuni degli elementi più diffusi nel nostro pianeta Terra. Questi atomi sono piccole palline con una struttura simile a quella del sistema solare. Al centro del sistema la maggior parte della massa dell'atomo occupa una zona molto ristretta nella quale risiede la carica elettrica positiva dell'atomo. La parte interna viene denominata nucleo, la carica totale dell'atomo e' resa nulla dalla nuvola di un numero di elettroni pari a quello dei portatori delle cariche positive (protoni). La nuvola elettronica occupa una zona quasi sferica con dimensioni radiali centomila volte superiori a quelle del nucleo. Questa nuvola elettronica determina le dimensioni dell'atomo. Gli oggetti solidi sono in genere composti da più elementi atomici che compongono le molecole e le catene di molecole. Nelle condizioni ambientali nelle quali viviamo sono le forze elettriche che determinano lo stato di aggregazione della materia. La materia allo stato solido si presenta quando le forze che gli elettroni del sistema, nella ricerca della configurazione di minima energia, determinano dei legami molto superiori alle forze disgreganti provenienti dal moto disordinato dei singoli atomi. Le forze tra gli elettroni determinano le caratteristiche della materia quali la durezza l'elasticità la conducibilità termica e quella elettrica. Nonostante le forze elettriche siano ben note la complessità delle geometrie quando un grande numero di elettroni ricerca le condizioni di minima energia rende lo studio dei materiali complesso, interessante e ricco di sorprese. Lo studio dei materiali per realizzare un tavolino ottimale può quindi fare ancora molti progressi!

Guido Barbiellini - Fisico