Appendice

Mendeleev, Levi, il potassio e me

IL 109 01.04.2019

James Nicholls

 Nel 2019 si celebrano i 150 anni della Tavola periodica di Dmitrij Mendeleev e il centenario della nascita di Primo Levi, scrittore, ma anche chimico, autore del magistrale “Il sistema periodico”. Per celebrare il doppio anniversario, abbiamo chiesto a quattro scrittori, tutti provvisti di una formazione scientifica, un racconto “ispirato” a uno degli ultimi elementi accolti nella Tavola: nihonio, moscovio, tennesso e oganesso. In più, due guest star che uniscono scienza e scrittura, John D. Barrow e Marco Malvaldi, ci raccontano i loro rapporti con il geniale chimico russo e con il grande autore italiano. Ecco il ricordo personale di John D. Barrow

 

Quest’anno è l’anno della Tavola periodica, la pratica scoperta di Dmitrij Ivanovic Mendeleev, che era professore di Chimica a San Pietroburgo. Mentre era bloccato a casa per il cattivo tempo nella primavera del 1869, si rimise al lavoro sul suo libro di testo di chimica. Iniziò a pensare a come avrebbe potuto spiegare in modo facile l’organizzazione e le caratteristiche di tutti gli elementi chimici conosciuti – e ne venivano spesso scoperti di nuovi. Scrisse il nome di ciascun elemento su una scheda, insieme con un elenco delle sue caratteristiche, e cercò di disporle in modi che mostrassero le comuni qualità chimiche, i pesi e le valenze. Improvvisamente trovò una disposizione convincente delle schede che rivelava somiglianze periodiche e correlazioni tra gruppi di elementi – la somiglianza sotto un certo aspetto significava somiglianza anche sotto altri aspetti. Gradualmente le file e le colonne si formavano da sole, unicamente in base ai caratteri comuni. Al principio, Mendeleev dispose tutti gli elementi imparentati in colonne verticali, ma rapidamente decise che sarebbe stato meglio ruotare la figura e disporli in file orizzontali. Entro pochi mesi aveva organizzato tutti i sessantatré elementi conosciuti in dodici righe, iniziando con l’idrogeno e finendo con l’uranio, che ha 92 protoni nel suo nucleo – e questo è il suo numero atomico.

Era stato un lungo viaggio a partire dall’antica convinzione di Aristotele secondo cui i quattro elementi naturali da cui tutto derivava erano terra, fuoco, aria e acqua. Mendeleev resistette al desiderio di forzare tutti gli elementi conosciuti in questa tavola cercando un aspetto di completezza, e questo è notevole. Al contrario, vide che c’erano dei “buchi” e predisse l’esistenza di nuovi elementi che avrebbero dovuto per forza esistere per colmare questi buchi, in modo che lo schema periodico fosse completo. Tre di queste predizioni furono confermate già pochi anni più tardi e questi elementi furono denominati nazionalisticamente gallio (scoperto a Parigi nel 1875), scandio (scoperto a Uppsala nel 1879) e germanio (scoperto a Friburgo nel 1886).

Il brillante guizzo intuitivo di Mendeleev mostra il potere della rappresentazione visuale in campo scientifico. Benché non potesse spiegare quelle regolarità profonde nelle proprietà chimiche che dettarono la struttura della sua Tavola, si aspettava che esse avrebbero condotto alla scoperta di nuove regolarità e che le spiegazioni sarebbero giunte in seguito. Oggi possiamo spiegare tutte le proprietà degli elementi nella Tavola periodica che Mendeleev ha steso per primo. Ma ora gli elementi conosciuti sono molti di più e tutti quelli più pesanti dell’uranio sono instabili e subiscono un rapido decadimento radioattivo. Quanti potrebbero essere questi fugaci elementi superpesanti? Il più pesante fra quelli conosciuti, con 118 protoni, è stato scoperto nel 2002 ed è stato chiamato oganesso, da Jurij Oganesian, che è l’unico scienziato vivente ad avere un elemento che porta il suo nome. È un elemento la cui esistenza fu prevista da Niels Bohr nel 1922. L’oganesso decade in pezzi più piccoli in 0,7 millisecondi. Non riteniamo che la Tavola periodica possa estendersi indefinitamente: ci deve essere un qualche elemento che è il più pesante di tutti. Perché se ci si spingesse troppo in là, fino a un punto posto tra i 118 e i 137 protoni, gli elettroni che orbitano intorno al nucleo dovrebbero muoversi più rapidi della velocità della luce per poter rimanere legati all’atomo. Molto di recente è stato notato che lo schema secondo cui gli elementi transuranici più pesanti hanno esistenze brevissime condurrà a un’esistenza ancora più breve della più corta unità di tempo (il cosiddetto tempo di Planck, 5,4 x 10-44 secondi) che i fisici ritengono che possa esistere senza che la stessa natura dello spazio e del tempo inizino a trasformarsi in un nuovo tipo di entità quantistica. Questo accadrebbe se gli elementi cercassero di esistere con più di 169 protoni nel loro nucleo. Quindi la fine della Tavola periodica potrebbe essere inaspettatamente connessa a qualcosa di esoterico che ha a che fare con la profonda struttura quantistica dello spazio e del tempo.

Peraltro, Mendeleev non ha esercitato il suo pensiero solo sulla Tavola periodica. La sua tesi di dottorato del 1865 riguardava le bevande alcoliche! Il chimico russo definì il “sistema di prova” standard per registrare il contenuto alcolico degli spiriti. Ma, nonostante il potere della Tavola di Mendeleev e il suo contributo all’industria degli alcolici, in Italia e in molti altri Paesi il “sistema periodico” fa pensare invece a Primo Levi e al suo stupendo libro che combina la profondità di pensiero con la chimica, per creare una duratura opera letteraria che trascende la semplice divulgazione scientifica. Per questo, ogni volta che mi chiedono di scegliere il miglior libro di divulgazione scientifica scelgo Il sistema periodico.

Ho un obliquo legame con una piccola parte di questo libro. Nel racconto intitolato Potassio Levi racconta la sua lotta per trovare, da studente ebreo, un supervisore per i suoi primi studi in chimica e fisica. Un giovane astrofisico di Trieste venne in suo soccorso e il suo supporto e la sua personalità lasciarono un segno nel giovane Levi e nei suoi compagni. Il racconto si chiama Potassio perché l’ingrediente chimico di questa storia è una piccola esplosione che avvenne quando Levi, durante un esperimento, mise a contatto dell’acqua un pezzetto di potassio, come aveva già fatto con il sodio. Sfortunatamente, quando introdusse dell’acqua in un pallone per la distillazione, sul suo fondo era rimasto un minuscolo frammento di potassio oltre a tracce di vapore di benzene. Piccole differenze nei modi in cui si trattano il potassio e l’acqua producono risultati decisamente diversi. Questa lezione riguardo a ciò che stava allora emergendo come una nuova materia chiamata “caos” fu una delle cose che Levi imparò da questa brutta esperienza in laboratorio. Piccole differenze nelle circostanze iniziali possono condurre a sviluppi futuri molto differenti e quindi «occorre diffidare del “quasi uguale” (il sodio è quasi uguale al potassio: ma col sodio non sarebbe successo nulla), del praticamente identico (…). Le differenze possono essere piccole, ma portare a conseguenze radicalmente diverse». Così, piccole differenze tra persone, luoghi e convincimenti hanno condotto a consistenti differenze di vita ed esperienze. Levi lo vide con chiarezza, fece profonde riflessioni al riguardo e ne scrisse in modo memorabile.

Molti anni dopo mi capitò di conoscere il giovane assistente che appare in questo racconto, quando nel 1981 visitai la Scuola internazionale superiore di studi avanzati di Trieste (SISSA), presso cui era allora professore emerito. Il suo nome era Nicolò Dallaporta e si era occupato di un ampio ventaglio di temi connessi con l’astrofisica e la fisica delle particelle. Lavorò anche in alcune aree della cosmologia e della formazione delle galassie su cui avevo fatto degli studi per la mia tesi e quindi avevamo degli interessi in comune per quanto riguardava la ricerca. Dallaporta aveva i modi un po’ timidi ma affascinanti che Levi aveva descritto riferendosi a lui tanti anni prima. Si era messo in congedo dall’Università di Padova per dirigere la sezione di astrofisica della SISSA, fin dalla sua fondazione nel 1978. In seguito, la guidò per un periodo insieme con Dennis Sciama per poi tornare di nuovo a Padova. Dallaporta introdusse nell’astrofisica la cultura del lavoro in team e della collaborazione che aveva già promosso nell’ambiente italiano della fisica nucleare e della fisica delle particelle. Presto venni a sapere dagli altri che Nicolò era il Potassio del libro di Levi, pubblicato nel 1975, e che questo era diventato il suo soprannome.

 

(Traduzione di Guido De Franceschi)

 

John D. Barrow è un celebre cosmologo, fisico, matematico e saggista inglese. Insegna a Cambridge. Mondadori ha da poco pubblicato una nuova edizione del suo “Il libro degli universi”. Si può approfondire il pensiero di Barrow sulla Tavola periodica leggendo il suo libro “Le immagini della scienza”, pubblicato da Mondadori nel 2009

 

ILLUSTRAZIONI DI JAMES NICHOLLS

Nel progetto “The Illustrated Periodic Table” (2015-2017) James Nicholls mostra gli usi scientifici e quotidiani di tutti gli elementi. Per quanto riguarda invece gli elementi sintetici che non hanno una funzione, i disegni raccontano il luogo in cui sono stati ottenuti e gli scienziati che li hanno studiati.
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