Page 160 - Un fisico in salotto

Rilevanza delle interazioni fondamentali

Esistono dunque quattro interazioni fondamentali. Di queste, come abbiamo visto
prima, le interazioni gravitazionali e quelle elettromangnetiche sono responsabili dei
fenomeni che possiamo facilmente osservare nella vita di tutti i giorni; le altre due
interazioni, quella forte e quella debole, non sono rilevanti nella spiegazione dei
fenomeni macroscopici e intervengono soltanto nei fenomeni che hanno origine nel

nucleo degli atomi. Il motivo di questa differenza sta nel diverso raggio di azione di
queste interazioni.
Cosa si intende per raggio di azione? Semplicemente si intende l’ordine di
grandezza della distanza oltre la quale i corpi sono troppo lontani per risentire l’uno
della presenza dell’altro attraverso l’interazione in questione.
Esaminiamo dapprima le interazioni gravitazionali e quelle elettromagnetiche.
In entrambi i casi, gli effetti dell’interazione si affievoliscono all’aumentare della

distanza con il quadrato di tale distanza. Lo abbiamo discusso per l’interazione
gravitazionale, ma ciò è vero anche per l’interazione elettromagnetica.
Forse qualcuno di voi ricorda infatti la famosa Legge elettrostatica di Coulomb,
per averla studiata al liceo: essa ci dice che la forza tra due corpi carichi decresce
con il quadrato della distanza. La differenza rispetto alla Legge di gravitazione è che
tale forza può essere repulsiva o attrattiva a seconda che i corpi carichi possiedano

cariche dello stesso segno o di segno opposto; mentre la forza gravitazionale è
sempre attrattiva .
Tuttavia un tale decremento non è sufficiente a impedire la manifestazione di
queste interazioni anche a grandissime distanze: effettivamente constatiamo che i
corpi celesti risentono dell’attrazione degli altri corpi a distanza di miliardi di
chilometri, come avviene per esempio nell’ambito del nostro sistema solare. Non
solo: l’attrazione gravitazionale ‘tiene insieme’ una galassia, per la quale le distanze

in gioco sono addirittura dell’ordine di decine di migliaia di anni-luce e anche più.
Possiamo dunque concludere che due corpi non sono mai abbastanza distanti da
non risentire della reciproca attrazione gravitazionale. In questo senso, diciamo che
l’interazione gravitazionale ha un raggio di azione infinitamente grande.
Altrettanto possiamo dire dell’interazione elettromagnetica, attraverso la quale è

infatti possibile una trasmissione televisiva da parte di una sonda spaziale che si
trova a distanza di centinaia di milioni di chilometri dal nostro pianeta. Del resto non
riceviamo forse i segnali radio o la luce visibile di stelle che si trovano a milioni o
miliardi di anni-luce da noi?
Diversa è la situazione per le interazioni forti e quelle deboli: le forze da esse
originate decrescono molto più rapidamente all’aumentare della distanza fra i corpi
interagenti. Per conseguenza, il loro raggio di azione è limitato. A quanto? A pochi
chilometri, a pochi metri? No! Se i due corpi interagenti sono a distanze dell’ordine

dei miliardesimi di millimetro sono già lontanissimi... Il raggio di azione di queste
forze è dunque molto piccolo: le interazioni forti o quelle deboli possono far
avvertire la loro presenza a distanze, al massimo, dell’ordine delle dimensioni del