Nell’anno dedicato dall’Unesco alla meccanica quantistica, è utile ricordare il problema che ha dato origine a questa teoria e che ruota attorno a un’idealizzazione della fisica, forse meno nota di altre ma non meno affascinante, quella di corpo nero.
Assorbimento totale
In fisica, un corpo nero è un oggetto ideale che assorbe tutta la luce che lo colpisce, senza generare alcuna riflessione. In genere, un corpo nero perfetto è schematizzabile come un piccolo buco in un contenitore altrimenti chiuso. Il concetto di corpo nero fu introdotto nel 1862 dal fisico tedesco Gustav Kirchhoff, ma restò aperta una questione. Come tutti gli oggetti, infatti, il corpo nero deve emettere radiazione a causa della sua temperatura. Se la temperatura è abbastanza elevata, l’emissione è visibile a occhio nudo, ed è quello che avviene in una lampadina. Se la temperatura è simile a quella del corpo umano, allora l’emissione è visibile nell’infrarosso. In generale, a ogni temperatura corrisponde un’emissione di un corpo nero che ha un’impronta digitale unica: una composizione in frequenze che i fisici chiamano spettro. Il problema è che, alla fine dell’Ottocento, nessuno era in grado di calcolare correttamente lo spettro di un corpo nero.
La risposta è il quanto
Il problema fu risolto nel 1900 dal fisico tedesco Max Planck, il quale ipotizzò che la radiazione elettromagnetica non fosse emessa e assorbita dal corpo nero in maniera continua, come si pensava fino ad allora, ma solo in pacchetti discreti, o quanti, di energia proporzionale alla frequenza dell’onda elettromagnetica. Allora nessuno se ne rese conto, ma si trattò del primo atto di nascita della meccanica quantistica (il secondo atto fu opera di Albert Einstein, che mostrò come la stessa radiazione elettromagnetica fosse costituita da quanti di luce, poi chiamati fotoni).
Nell’arte
L’idea del nero assoluto ha continuato ad affascinare scienziati e artisti, fino a quando le nanotecnologie non hanno permesso di realizzare materiali con caratteristiche molto simili a quelle del corpo nero. Il primo a fare notizia è stato il Vantablack, un materiale composto da nanotubi di carbonio che intrappolano la radiazione elettromagnetica nella loro struttura filiforme e arrivano così ad assorbire fino al 99,965% della luce. Il Vantablack è stato usato dall’artista britannico di origini indiane Anish Kapoor per la prima volta in occasione della Biennale d’Arte di Venezia del 2022. Nel frattempo, però, l’artista tedesca naturalizzata statunitense Diemut Strebe aveva realizzato presso il New York Stock Exchange (Nyse), la borsa più grande del mondo, l’opera The redemption of vanity, costituita da un diamante ricoperto da uno strato di nanotubi di carbonio realizzato al MIT di Boston e dieci volte più nero del Vantablack.
Verso un nero che non c’è
La corsa al nero assoluto in ambito artistico e tecnologico continua. Con la consapevolezza, però, che si tratta pur sempre di un’idealizzazione. Perché il nero perfetto non esiste, il meglio che si possa avere è un buco con un contenitore intorno, un corpo nero. Cioè esattamente quell’idea che ha dato origine alla meccanica quantistica.
