Biografia di un fotone
[di music4life da Pixabay]

Ciao a tutti!

Mentre scrivo questo articolo sto viaggiando verso la Terra, insieme a tanti altri miei colleghi, dopo essere partito dalla superficie del Sole.

Faccio una piccola premessa: quando parlerò di distanze e tempi, mi riferirò a quello che voi umani misurate, nel vostro sistema di riferimento terrestre.

Infatti, le cose dal mio punto di vista sono un po’più complicate e, tutto sommato, l’Universo è più bello e spettacolare così come visto da voi.

Partiamo dall’inizio.

Immagino sarete curiosi di sapere come e dove sono nato… insomma,  i miei primi istanti di vita.

Ebbene, oggi vi accontenterò.

Prima di tutto, partiamo dai miei genitori.

Ora, so che molti di voi umani sono romantici al punto da dire, quando trovate la vostra anima gemella e vi sposate, che diventate un tutt’uno, “fondete” le vostre anime.

Per quanto tutto questo mi faccia scolorire in volto, devo però confessarvi che io sono nato realmente da una fusione di particelle, la fusione nucleare.

Questo accoppiamento non può avvenire ovunque nell’Universo, ma necessita di luoghi particolarmente “hot”, dove le temperature raggiungono decine di milioni di gradi (Kelvin o Celsius, fate voi, non fa molta differenza).

E quali sono questi luoghi? 

I nuclei delle stelle.

In particolare, io sono nato nel nucleo della stella che dà il nome al vostro sistema planetario, il Sole.

Aspettate, aspettate… vi mostro il mio albero genealogico, che ha un nome particolare: catena protone – protone.

p+p \rightarrow d + e^++\nu_e \\ d+p\rightarrow ^3\!\!He+\gamma \\ \\ ^3\!He+^3\!\!He \rightarrow ^4\!\!He+p+p

Io sono quello che in foto vedete indicato con γ, ma adesso vi spiego chi sono tutti gli altri.

Prima di tutto, come si sono conosciuti i miei nonni, i due protoni (p)?

La cosa buffa pensando al vostro mondo, cari umani, è che voi fate presto a mettervi in coppia, ma poi litigate per differenze nei vostri caratteri, e quindi fate altrettanto presto a mandare tutto all’aria.

I miei nonni invece ci hanno messo qualche miliardo di anni a combinarsi, a fondersi. E non perché fossero diversi…anzi, erano proprio uguali.

Avendo carica uguale sono necessarie alte temperature e pressioni per far sì che tra loro avvenga la fusione, e non è così semplice come credete.

Comunque, una volta che si sono messi insieme, hanno dato origine a uno dei miei genitori, il deuterio (d), un isotopo dell’idrogeno composto di un protone e un neutrone. 

Come vedete ho anche qualche zio, il positrone (e+) e il neutrino elettronico (νe).

Questo deuterio si è poi messo insieme a un altro protone, dando origine a me e a un nucleo di elio-3, mio fratello.

Certo, in confronto ai miei nonni protoni, i miei genitori sono stati molto più impulsivi…qualche secondo e, tac… eccomi qui!

Mio fratello, lui sì che ha messo su famiglia. 

Lo vedete nella foto?

Ha incontrato un altro nucleo di elio-3 e insieme hanno dato origine a un nucleo di elio-4 e altri due protoni (che, come avete visto, potranno essere i nonni di un mio collega).

Sempre pensando a voi umani, mi viene in mente che una delle prime cose che guardate in un bambino alla nascita è il peso.

Bè, io sono nato privo di massa, e proprio per questo sono costretto a una vita in continuo movimento, non posso mai stare fermo un attimo… ho troppa energia in corpo.

Per quanto riguarda il mettere su famiglia, ho solamente avuto molti incontri occasionali nel mio viaggio verso la superficie del Sole, che mi hanno rallentato.

Vi sento spesso dire che noi fotoni impieghiamo solamente circa 8 minuti a raggiungervi sulla Terra partendo dal Sole.

Questo è vero, ma solo una volta giunti alla superficie del Sole, quando non abbiamo più tutta quella folla di particelle con cui interagire.

Infatti, da quando sono nato e mi sono messo in viaggio dal nucleo del Sole alla sua superficie (circa 700000 km), ho impiegato qualche decina di migliaia di anni (tempi caratteristici per compiere questo percorso sono tra i 10000 e i 170000 anni).

Come vi spiegavo prima, vari incontri e interazioni con altre particelle mi hanno rallentato, mi hanno fatto cambiare strada (avete presente le peripezie di Ulisse nell’Odissea?)… diciamo che mi hanno anche trasformato, essendo stato assorbito e riemesso innumerevoli volte.

Se dovessi dare un titolo al mio viaggio nell’interno del Sole, lo chiamerei random walk.

Ma alla fine ce l’ho fatta… sono giunto sulla superficie del Sole, la fotosfera.

E mentre sto percorrendo il mio viaggio finale verso la superficie terrestre, coprendo i circa 150 milioni di km che separano il mio luogo di nascita (il Sole) dalla mia meta (la Terra), penso ad alcuni miei colleghi (i raggi UV) che, sfortunatamente per loro (ma fortunatamente per voi), non potranno raggiungere la superficie terrestre e ammirarne i meravigliosi paesaggi naturali che si sono sviluppati in questo particolare pianeta.

Loro, infatti, sono troppo energetici per passare e vengono assorbiti dalla vostra atmosfera.

Ansioso di giungere alla Terra per ammirare, anche solo per un istante, le vostre bellezze, vi saluto, con un piccolo messaggio finale: per favore, preservate il vostro meraviglioso pianeta. Non è così facile trovarne un altro altrettanto vivibile e bello.

Ci vediamo presto!

Andrea Marangoni

Laurea Magistrale in Fisica con una tesi sui dischi circumstellari presso l’Università degli Studi di Padova. Appassionato di scienza fin da bambino, tifoso della Juventus, nel tempo libero mi piace dedicarmi all’attività fisica. 

“I’m just a mad man in a box”.

Fonti:

  • A.C. Phillips, “The Physics of Stars”, Wiley ed.

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