Nel maggio del 2002 la rivista Phisics World lanciava un curioso sondaggio ai suoi lettori, ricercatori di fisica di tutto il mondo. Chiedeva di segnalare l'esperimento "più bello" di sempre secondo loro, motivando la loro scelta.
Riporto qui di seguito la Top Ten risultante.
Tra le varie motivazioni che rendono particolarmente bello un'esperimento di fisica sono state indicate : a) la capacità di trasformazione ovvero la sua capacità di cambiare il modo di pensare e vedere il mondo; b)economia, ovvero con quanta efficacia e immediatezza la prova renda esplicito un certo risultato; c) l'eleganza e la semplicità.
10) Il Pendolo di Foucault.
Realizzato più di 150 anni fa, con questo esperimento il fisico Foucault dimostra in modo evidente la rotazione della Terra. Lo scienziato costruisce un pendolo lungo un paio di metri nella sua casa a Parigi e osserva che il suo piano di oscillazione ruota nel tempo in senso orario. Ovviamente non è il pendolo che ruota (era nota la sua proprietà di oscillare sempre nello stesso piano) ma la Terra sotto di lui!.
9)Rutherford e la scoperta del nucleo atomico.
Questo esperimento getta le basi per la comprensione della struttura atomica. Realizzato alla fine del XIX secolo, consiste nel bombardamento di un sottile strato d'oro con alcune particelle pesanti (nuclei di He). Viene osservato che molte attraversano la lamina d'oro, alcune invece rimbalzano esattamente all'indietro. L'analisi dei risultati rende evidente che l'atomo non è un miscuglio di carica positiva e negativa sparsa qua e là, ma che la quasi totalità della massa (con carica positiva e neutra) è concentrata in una struttura centrale (il nucleo atomico) e che gran parte dello spazio dell'atomo è in realtà vuoto. Una simile tecnica (ovviamente con mezzi più moderni) viene utilizzata oggi negli acceleratori di particelle per indagare sulla struttura della materia subatomica.
8) Galileo ed il piano inclinato.
Questo esperimento del fisico italiano modifica radicalmente l'idea aristotelica del moto, focalizzando l'interesse sull'accelerazione. In particolare consente di verificare che lo spazio percorso da una sfera lungo un piano inclinato è proporzionale al quadrato del tempo impiegato e non al tempo, come supponeva Aristotele.
7) Erastotene e la misura della circonferenza terrestre.
Noto che a Siene il sole è esattamente allo zenit il giorno del soltizio d'estate, dalla misura dell'estensione dell'ombra proiettata da un bastone di altezza nota piantato ad Alessandria nello stesso giorno (e conoscendo la distanza tra le due località), Erastotene nel terzo secolo a.C. riesce a ricavare una buona stima della circonferenza terrestre con un errore di appena l'1% rispetto alle stime attuali !
6) Cavendish e la costante di gravitazione universale.
L'obiettivo iniziale di questo esperimento, realizzato attraverso una bilancia di torsione e l'attrazione gravitazionale tra pesi di massa molto diversa, era finalizzato alla misura della densità media terrestre. Un sottoprodotto dei calcoli fu G , la costante che entra nella formula di Newton F=(Gm1m2/r²) che misura la forza di attrazione gravitazionale tra due corpi di massa m1 e m2 posti alla distanza r.
5)Newton e la decomposizione della luce.
Newton fa passare un raggio del sole attraverso un prisma triangolare e osserva l'immagine prodotta sul muro della sua stanza. Come ora ben noto, si vedono proiettati tutti i colori dell'arcobaleno. Viene quindi dimostrato che la luce bianca è composta di varie componenti, ciscuna corrispondente ad una diversa lunghezza d'onda. Dimostra inoltre che nel passaggio da un mezzo (aria) ad un altro (vetro) ciascuna componente viene deviata in modo diverso (ovvero che l'indice di rifrazione dipende dalla lunghezza d'onda).
4)Young e l'interferenza della luce.
Un raggio di sole viene reso molto sottile mediante un piccolo foro. Successivamente viene fatto passare attraverso due fenditure strette e vicine. Sullo schermo posto di fronte compaiono una serie di frange chiare e scure. Ecco dimostrata l'interferenza delle onde luminose. Infatti le zone chiare corrispondono a dei massimi d'interferenza , quelle scure a dei minimi.
3)Millikan e la misura della carica dell'elettrone.
Questo esperimento consiste nell'osservare il moto in cui si muovono piccole gocce d'olio caricate elettricamente fra due piastre metalliche parallele caricate con tensione opposta fra loro tramite una batteria. Variando la tensione delle piastre le goccioline possono cadere per effetto della gravità, salire se domina la forza elettrostatica prodotta dalle piastre , o rimanere ferme nel caso di perfetto equilibrio. In questo ultimo caso è possibile risalire al valore della carica elettrica fondamentale .
2) Galileo e la caduta dei gravi
Si tratta più di un esperimento mentale visto che probabilmente la famosa caduta di due pesi diversi dalla Torre di Pisa avrebbe portato a risultati fuorvianti. Galileo per la prima volta però riesce ad isolare il fenomeno che si vuole studiare da tutti gli elementi di disturbo come l'attrito dell'aria ed estrapola i risultati in una condizione ideale. Capisce quindi che e' sbagliata la teoria di Aristotele per cui un corpo pesante cade più velocemente di uno più leggero. Entrambi cadono con la stessa accelerazione.
1)Interferenza da singolo elettrone.
Al primo posto della classifica viene premiato un esperimento italiano recente (1974) volto a dimostrare un aspetto della meccanica quantistica, ovvero che a livello microscopico le particelle materiali come gli elettroni si comportano anche come onde. In questo esperimento viene utilizzata la tecnica delle fenditure di Young ma al posto del raggio di sole viene usato un singolo elettrone. Contrariamente a quanto si possa pensare nel senso comune, l'elettrone attraversa contemporaneamente le due fenditure come fosse un'onda e genera frange d'interferenza sullo schermo.
Riporto qui di seguito la Top Ten risultante.
Tra le varie motivazioni che rendono particolarmente bello un'esperimento di fisica sono state indicate : a) la capacità di trasformazione ovvero la sua capacità di cambiare il modo di pensare e vedere il mondo; b)economia, ovvero con quanta efficacia e immediatezza la prova renda esplicito un certo risultato; c) l'eleganza e la semplicità.
10) Il Pendolo di Foucault.
Realizzato più di 150 anni fa, con questo esperimento il fisico Foucault dimostra in modo evidente la rotazione della Terra. Lo scienziato costruisce un pendolo lungo un paio di metri nella sua casa a Parigi e osserva che il suo piano di oscillazione ruota nel tempo in senso orario. Ovviamente non è il pendolo che ruota (era nota la sua proprietà di oscillare sempre nello stesso piano) ma la Terra sotto di lui!.
9)Rutherford e la scoperta del nucleo atomico.
Questo esperimento getta le basi per la comprensione della struttura atomica. Realizzato alla fine del XIX secolo, consiste nel bombardamento di un sottile strato d'oro con alcune particelle pesanti (nuclei di He). Viene osservato che molte attraversano la lamina d'oro, alcune invece rimbalzano esattamente all'indietro. L'analisi dei risultati rende evidente che l'atomo non è un miscuglio di carica positiva e negativa sparsa qua e là, ma che la quasi totalità della massa (con carica positiva e neutra) è concentrata in una struttura centrale (il nucleo atomico) e che gran parte dello spazio dell'atomo è in realtà vuoto. Una simile tecnica (ovviamente con mezzi più moderni) viene utilizzata oggi negli acceleratori di particelle per indagare sulla struttura della materia subatomica.
8) Galileo ed il piano inclinato.
Questo esperimento del fisico italiano modifica radicalmente l'idea aristotelica del moto, focalizzando l'interesse sull'accelerazione. In particolare consente di verificare che lo spazio percorso da una sfera lungo un piano inclinato è proporzionale al quadrato del tempo impiegato e non al tempo, come supponeva Aristotele.
7) Erastotene e la misura della circonferenza terrestre.
Noto che a Siene il sole è esattamente allo zenit il giorno del soltizio d'estate, dalla misura dell'estensione dell'ombra proiettata da un bastone di altezza nota piantato ad Alessandria nello stesso giorno (e conoscendo la distanza tra le due località), Erastotene nel terzo secolo a.C. riesce a ricavare una buona stima della circonferenza terrestre con un errore di appena l'1% rispetto alle stime attuali !
6) Cavendish e la costante di gravitazione universale.
L'obiettivo iniziale di questo esperimento, realizzato attraverso una bilancia di torsione e l'attrazione gravitazionale tra pesi di massa molto diversa, era finalizzato alla misura della densità media terrestre. Un sottoprodotto dei calcoli fu G , la costante che entra nella formula di Newton F=(Gm1m2/r²) che misura la forza di attrazione gravitazionale tra due corpi di massa m1 e m2 posti alla distanza r.
5)Newton e la decomposizione della luce.
Newton fa passare un raggio del sole attraverso un prisma triangolare e osserva l'immagine prodotta sul muro della sua stanza. Come ora ben noto, si vedono proiettati tutti i colori dell'arcobaleno. Viene quindi dimostrato che la luce bianca è composta di varie componenti, ciscuna corrispondente ad una diversa lunghezza d'onda. Dimostra inoltre che nel passaggio da un mezzo (aria) ad un altro (vetro) ciascuna componente viene deviata in modo diverso (ovvero che l'indice di rifrazione dipende dalla lunghezza d'onda).
4)Young e l'interferenza della luce.
Un raggio di sole viene reso molto sottile mediante un piccolo foro. Successivamente viene fatto passare attraverso due fenditure strette e vicine. Sullo schermo posto di fronte compaiono una serie di frange chiare e scure. Ecco dimostrata l'interferenza delle onde luminose. Infatti le zone chiare corrispondono a dei massimi d'interferenza , quelle scure a dei minimi.
3)Millikan e la misura della carica dell'elettrone.
Questo esperimento consiste nell'osservare il moto in cui si muovono piccole gocce d'olio caricate elettricamente fra due piastre metalliche parallele caricate con tensione opposta fra loro tramite una batteria. Variando la tensione delle piastre le goccioline possono cadere per effetto della gravità, salire se domina la forza elettrostatica prodotta dalle piastre , o rimanere ferme nel caso di perfetto equilibrio. In questo ultimo caso è possibile risalire al valore della carica elettrica fondamentale .
2) Galileo e la caduta dei gravi
Si tratta più di un esperimento mentale visto che probabilmente la famosa caduta di due pesi diversi dalla Torre di Pisa avrebbe portato a risultati fuorvianti. Galileo per la prima volta però riesce ad isolare il fenomeno che si vuole studiare da tutti gli elementi di disturbo come l'attrito dell'aria ed estrapola i risultati in una condizione ideale. Capisce quindi che e' sbagliata la teoria di Aristotele per cui un corpo pesante cade più velocemente di uno più leggero. Entrambi cadono con la stessa accelerazione.
1)Interferenza da singolo elettrone.
Al primo posto della classifica viene premiato un esperimento italiano recente (1974) volto a dimostrare un aspetto della meccanica quantistica, ovvero che a livello microscopico le particelle materiali come gli elettroni si comportano anche come onde. In questo esperimento viene utilizzata la tecnica delle fenditure di Young ma al posto del raggio di sole viene usato un singolo elettrone. Contrariamente a quanto si possa pensare nel senso comune, l'elettrone attraversa contemporaneamente le due fenditure come fosse un'onda e genera frange d'interferenza sullo schermo.