Art.16-- origine fisica dell'inerzia e della massa inerziale della materia, calcolo della pressione idrostatica di una stella in equilibrio -- Antonio Dirita

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La fisica delle particelle, in particolare il modello standard, dopo aver preso il significato di " particella elementare " dal linguaggio
comune, modificandolo gradualmente, è riuscita a creare diverse centinaia di particelle elementari  in contraddizione con il
significato stesso del termine.

Se una particella elementare è, per definizione, non modificabile, diventa difficile capire e giustificare la coesistenza di centinaia di esse se
non è possibile generarle una dall'altra per successive aggregazioni.
In questo senso, ogni particella presenta le sue caratteristiche specifiche, che la rendono capace di esercitare azioni specifiche
" diverse da tutte le altre ", altrimenti non sarebbe distinguibile. Abbiamo così " diverse centinaia di forme di materia ", ciascuna delle
quali viene rilevata attraverso la sua azione specifica.

E' chiaro che, se due particelle manifestano lo stesso tipo di azione, per un osservatore, saranno distinguibili solo per  l'intensità
dell'azione e quindi si è costretti a ritenerle formate dallo stesso tipo di materia, con un diverso livello di aggregazione.

Contrariamente al numero di particelle elementari ipotizzate, non è comunque noto un ugual numero di azioni della materia presente
nell'universo.
Bisognerebbe quindi chiarire con quale significato il bosone di Higgs deve essere considerato una particella
elementare.
Se il termine è inteso con il significato comune, la particella elementare si deve considerare come una sfera omogenea, "senza alcuna
struttura interna"
e dunque sostanzialmente come spazio fermo oppure con i suoi punti costituenti in moto caotico.
Se L'azione complessiva del bosone di Higgs è solo quella gravitazionale e lo spazio che lo delimita è omogeneo, per avere la carica
elettrica nulla, dovrà essere nulla la carica di ciascun punto dello spazio.
Si dovrà dunque ammettere l'esistenza di un'azione non conosciuta capace di rendere compatto e stabile lo spazio da esso occupato.
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Riassumendo :
La caratteristica più importante attribuita al bosone di Higgs, ed è quella per la quale è stato introdotto, è la capacità di far acquistare
massa alle particelle elementari
attraverso un complesso e poco chiaro " Meccanismo di Higgs", che si realizza nel meno chiaro
" campo di Higgs ", che è caratterizzato dall'avere il " bosone di Higgs " come "agente portatore di forza ".
In altre parole, la materia che forma il bosone di Higgs dovrebbe avere la capacità di "conferire una massa a tutte le
particelle
elementari che non hanno massa propria",
che attraversano il campo di Higgs.

In questa sede non interessa chiarire questo impianto teorico creato ad hoc, ammesso che ciò sia possibile, ma vogliamo solo
mettere in evidenza le sue contraddizioni più paradossali .
La comprensione dell' origine della gravità e del concetto di massa inerziale è sicuramente fondamentale
nella fisica.
Non esiste tuttavia nessuna teoria o modello capace di spiegare queste caratteristiche
della materia.

Anzi, per la verità, non è nemmeno chiaro che cosa si debba intendere per materia.

E' certamente singolare che si voglia chiarire l'origine della massa attraverso l'introduzione di una particella alla quale viene associata
"la stessa massa" di cui non si conosce il significato e che essa stessa deve assegnare a tutte le altre particelle elementari.
E' chiaro che, così facendo, il problema si rigenera naturalmente, in quanto bisogna domandarsi chi o che cosa ha dato la massa al bosone
di Higgs e con quale significato.

L'impressione che se ne ricava è che si continui a girare attorno a un problema, senza risolverlo,
aggiungendo sempre nuove ipotesi per giustificare i 
risultati sperimentali.

Il problema è però squisitamente teorico e non è con l'esperimento che si potrà risolvere.
Penso che l'impostazione del problema non sia corretta; è quindi necessario rivedere la sua formulazione iniziale.
Muovendoci nello spazio noi, osservatori, avvertiamo delle azioni e " questa è la nostra realtà fisica ".
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A questo punto diciamo che queste azioni sono dovute alla presenza, nello spazio, di una " entità ", che chiamiamo " materia ", che
esercita su di noi la "gravità" e che, se proviamo a spostarla, oppone una resistenza, perché, noi diciamo, possiede una " massa ".
I termini materia, gravità e massa così utilizzati vengono presi dal linguaggio comune di cui conservano il significato.
Si tratta però di dare di ciascun termine una "definizione precisa" ed operativa per la fisica. La prima domanda che ci poniamo è dunque :
Che cosa dobbiamo intendere per materia ?

Per dare una risposta a questa domanda, tutte le teorie, senza eccezioni, indagano sulla struttura intima degli aggregati,
analizzando le particelle che si generano con la loro frantumazione oppure osservando gli ammassi galattici fino ai confini dello spazio.
E' immediato pensare che la definizione di materia che si ricava per questa via dipenda dai mezzi e
dall'energia che 
viene impiegata per le osservazioni.
Dato che il comportamento della materia ci appare diverso quando cambia il livello di aggregazione, si ricavano così tanti tipi di materia
quante sono le particelle elementari prodotte. Non solo, ma l'esperienza dimostra che spesso quelle che si ritengono elementari,
"aumentando l'energia impiegata per la frantumazione", si dividono in altre con caratteristiche completamente diverse.

I fatti dimostrano che per questa via, non solo non si ricava nessuna risposta, ma si ottiene solo una continua proliferazione del
numero di particelle elementari 
con le quali le acque diventano sempre più torbide e questo costringe quasi sempre a fare nuove
ipotesi, che sono comunque delle condizioni restrittive. Come è meglio spiegato nel capitolo introduttivo, la teoria degli spazi rotanti
rifiuta questo modo di procedere ed impone che la definizione di 
"materia" sia indipendente dal suo livello di aggregazione.
Con questa scelta viene definito lo spazio fisico, nel quale si sviluppa l'intero universo, e la materia viene rilevata come "spazio fisico
organizzato"
in moto relativo rispetto all'osservatore.
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L'approccio che è stato proposto nella teoria degli spazi rotanti ha portato a ricavare teoricamente la gravità, con la nota legge
dell'inverso del quadrato della distanza, come condizione necessaria per la separazione dello spazio fisico (nel quale si organizza
l'universo) dallo spazio geometrico, il quale è invece un concetto astratto e non una realtà fisica.
Tutti i punti dello spazio fisico, con o senza materia organizzata, si evolvono sempre in modo da raggiungere una condizione di equilibrio,
regolata dalla equazione fondamentale, che abbiamo ricavato :

                                                 Ks² = V²⋅ R .

Nell'ambito della stessa teoria si dimostra anche che la massa inerziale è la caratteristica che " esprime la tendenza dello spazio
fisico a conservare 
l'equilibrio raggiunto ".
Se differenziamo l'espressione ricordata, otteniamo infatti :     dV = – (V/2) · dR

con la condizione di equilibrio iniziale :     ( equivalente a   Ks² = V²⋅ R )
Se alla particella in moto equilibrato imponiamo un aumento della velocità, si produce un aumento dell'accelerazione centrifuga, con
conseguente tendenza ad aumentare il raggio dell'orbita  R .
Dalla prima relazione vediamo però che ad un aumento della velocità   dV  lo spazio rotante reagisce con una riduzione del raggio

orbitale       dR = – 2 · (dV/V)   che tende a riportare la particella sull'orbita iniziale, ripristinando l'equilibrio.

Questa tendenza dello spazio viene avvertita dall'agente esterno, che impone l'accelerazione, come un'azione frenante che viene poi
indicata come 
forza d'inerzia ".
Sia la gravità che l'inerzia sono dunque caratteristiche associate allo spazio fisico e non
alla materia organizzata.

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Esse risultano pertanto indipendenti dal livello di aggregazione della materia e quindi non può essere la frantumazione degli atomi a
fornire chiarimenti sulla loro origine.

Per chiarire questo punto, anche se l'analogia non è perfettamente calzante, consideriamo la situazione rappresentata nella figura
seguente.
Higgs
Abbiamo un volume  V₀  di materia nello spazio rotante in moto alla velocità di equilibrio  V.
Nella configurazione a di sinistra abbiamo indicato la sfera materiale in moto con lo spazio rotante mentre a destra è indicato un uguale
volume di spazio rotante che essa andrà ad occupare dopo aver ricevuto una spinta in quella direzione. La configurazione di equilibrio
che si ottiene è quella contrassegnata con la lettera b.

Le due configurazioni sono entrambe di equilibrio e dunque lo spazio rotante non avverte alcuna differenza, anzi non s'accorge nemmeno
della presenza della sfera materiale.
Per passare però dalla configurazione a alla b , abbiamo dovuto imprimere alla sfera materiale un'accelerazione, che essa ha
immediatamente trasferito allo spazio fisico circostante, perturbando l'equilibrio.

A questa perturbazione lo spazio fisico oppone la forza, tendente a ristabilire l'equilibrio e che abbiamo indicato come inerziale.
E' facile osservare che questa forza dovrà essere proporzionale al volume di spazio che viene perturbato e non alla quantità di
materia organizzata presente all'interno della sfera.
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Con riferimento alla figura, il risultato è assolutamente identico se la sfera che viene spostata occupa lo stesso volume ed è vuota, in
quanto il volume dello spazio perturbato rimane invariato.
E' chiaro che, anche se sappiamo che è lo spazio fisico ad opporre la forza alla perturbazione imposta, di fatto la nostra azione viene
esercitata sulla sfera materiale e da essa riceviamo la r azione che le viene trasferita dallo spazio.
Per uno studio quantitativo di questa forza, dovremmo dunque assegnare al volume unitario di spazio fisico una costante
caratteristica che esprima la sua reazione ad una accelerazione di valore unitario e trasferire 
ogni volta questa reazione "al
volume di spazio" realmente occupato dalla sfera che impone l'accelerazione.

Dato che lo spazio fisico agisce in ogni punto alla stessa maniera, è per noi molto più immediato (ed involontariamente già lo facciamo)
associare direttamente alla sfera materiale la grandezza, indicata come massa, che esprime la forza che essa oppone
all'accelerazione unitaria.

E' da notare che lo spazio fisico trasferisce la massa alla sfera di materia esattamente come si desidera che  faccia il campo
di Higgs (  Art.15    ) ed in questo senso si vede tra i due spazi una certa analogia.

Esiste però una grande differenza :

lo spazio fisico trasferisce la massa con un meccanismo semplice, senza l'ausilio dello strano bosone di Higgs.
Nella nostra teoria la massa viene associata ad una stabilità "intrinseca" dello spazio fisico.
A questo punto osserviamo ancora che, se il bosone di Higgs deve essere il mezzo attraverso il quale tutte le particelle elementari
acquistano la massa, essendo questa la grandezza attraverso la quale viene rivelata l' esistenza di qualsiasi forma di materia, esso
dovrebbe essere " la prima particella " che si è formata nell'universo primordiale.

Dato che la massa che si assegna al bosone di Higgs è uguale a quella di un aggregato formato dal numero di neutroni uguale a:

                               n = 3,5⋅10⁻²⁵ K/ 1,67⋅10⁻²⁷ K≃ 210 neutroni
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resta da capire per quale ragione teorica un universo di bosoni di questo tipo, che dunque presenta già un livello di aggregazione
notevole, deve evolvere spontaneamente verso una disgregazione con una proliferazione tanto massiccia di particelle elementari,
aventi massa infinitamente più piccola, per finire poi con una organizzazione, in tutto l'universo, basata quasi esclusivamente
sull'aggregazione di atomi di idrogeno
e, in definitiva, delle particelle elementari protone ed elettrone.
Nell' universo primordiale,  Art.9   che è stato proposto subito dopo il big bang, risulta certamente molto più
probabile 
l'aggregazione di bosoni,
" tra i quali agisce solo l'azione gravitazionale ", di quella tra protoni
( oppure atomi di idrogeno a contatto ), che richiede invece una pressione notevole per vincere la forza di repulsione, come
dimostra il calcolo seguente.
Nota la forza F necessaria per l'accostamento delle particelle fino al contatto tra gli atomi ed il raggio della sfera planetaria  RP0
del protone, la situazione si può schematizzare come in figura 55

Pressione idrostatica        figura 55at

Essendo l'azione della pressione P uguale in tutte le direzioni, risulta :
           
Utilizzando l'espressione della forza universale, che ricaveremo in un prossimo articolo, l'interazione tra i due protoni in corrispondenza
dell'accostamento massimo , vale :
                con     Rp0 = R11e5,29177249 · 10–11 m
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la pressione che bisogna esercitare, per ottenere l'accostamento, risulta :
                    
ricordando che   atm  = 101325 Nw/m2

sostituendo si ottiene :             

Essendo la situazione rappresentata in figura coincidente con quella che si presenta nelle stelle, il risultato coincide praticamente con la
pressione interna richiesta per avere il Sole
( o qualsiasi altra stella di idrogeno ) in equilibrio idrostatico.
Con un valore così elevato della pressione richiesta, l'alternativa di aggregare direttamente i bosoni di Higgs attraverso l'azione
gravitazionale diventa certamente molto più probabile per l'universo primordiale.

Facciamo notare che la poca chiarezza nella impostazione del problema che abbiamo esaminato è dovuta al fatto che, nelle teorie
correnti, s'introduce la particella elementare senza averne prima chiarito il significato
e questo crea una grande confusione.

Nella teoria dell'equilibrio universale abbiamo dato una precisa definizione di particella elementare, secondo la quale :
l'essere una "particella elementare" come del resto buco nero oppure materia ordinaria è, per lo spazio
fisico, una condizione che può 
essere acquisita con qualunque livello di aggregazione ".
La materia non nasce quindi come particella elementare, ma lo diventa solo attraverso
un preciso processo evolutivo, partendo da spazio fisico puro.


Nel capitolo introduttivo abbiamo visto che lo spazio fisico, così come è stato definito, non aveva alcuna alternativa al tipo di evoluzione
che realmente si osserva oggi.
Infatti, gli elementi spaziali  S , di dimensioni infinitesime ed in rotazione con la velocità propria  V , non potevano fare altro che unirsi
tra loro secondo il meccanismo che abbiamo indicato.
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Gli aggregati che man mano si formano ruotano su se stessi con una velocità minore di  V  e quindi si distinguono dallo spazio fisico
circostante, dando così origine ai " precursori della materia ".
Bisogna infatti considerare che, per le ragioni che verranno specificate nei capitoli che seguiranno, noi ed i nostri mezzi siamo in grado di
interagire solo con aggregati che abbiano superato una dimensione minima
e che abbiano una velocità di rotazione minore o uguale
a quella della luce.
Solo questi aggregati potranno essere rivelati da noi come materia. Essa è dunque solo spazio fisico in moto relativo.

Non esiste quindi una particella elementare da poter assumere come
mattone per 
la costruzione di tutto l'universo, ma una continua
aggregazione, dello spazio 
fisico, a partire da dimensioni infinitesime
fino a quelle minime rilevabili.

Se si osserva l'organizzazione dell'universo, ci si accorge immediatamente che si hanno due livelli di aggregazione organizzati
( parliamo solo del nostro universo visibile ), atomico ed astronomico, aventi entrambi lo stesso schema organizzativo, ma dimensioni
notevolmente differenti.
Tutti gli aggregati aventi medie dimensioni, comprese tra quelle atomiche e quelle astronomiche, " non organizzano nessun sistema in
equilibrio ", a 
parte quello biologico.
Di questo fatto, che non trova una giustificazione esauriente, si può avere una maggiore comprensione utilizzando i risultati che abbiamo
ottenuto.
In qualsiasi punto dell'universo un aggregato si trovi, lo spazio fisico che lo circonda è costituito da elementi spaziali tutti uguali tra loro.
Dunque, tutti gli aggregati, ovunque essi si trovino, per poter creare realmente lo spazio rotante capace di esercitare azioni apprezzabili,
nello spazio fisico che li circonda, devono vincere forze dello stesso valore.

Essi debbono dunque creare velocità di scorrimento relative, rispetto allo spazio di valore  indipendente dal punto considerato.
Nella nostra schematizzazione, abbiamo visto che la velocità di scorrimento, caratteristica di tutte le particelle elementari è quella
che ha portato alla formazione dell'atomo di idrogeno e vale :
     
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e viene utilizzata dalla materia per aggregarsi fino al livello del protone.
Oltre questo livello, il protone e l'elettrone, utilizzando un diverso sistema di aggregazione, riescono ad organizzare le strutture atomiche
che, come si vedrà in seguito, presentano un limite assoluto teorico  Z ≃ 120   e dunque il metodo utilizzato non consente grandi
aggregazioni.
Se la struttura atomica, per generare lo spazio rotante centrale, utilizza come costituente fondamentale il protone, vuol dire che,
nel nostro universo, esso rappresenta l'ultimo aggregato, nella condizione di particella elementare, che 
il
processo di sintesi è riuscito a produrre.

Dato però che un aggregato è caratterizzato unicamente dal valore del suo spazio rotante   K², possiamo anche dire che lo spazio rotante
del protone, KP²rappresenta il valore minimo richiesto per poter sostenere su un'orbita stabile l'aggregato che lo precede nella scala
gerarchica.
Questa affermazione trova anche conferma nel fatto che l'universo si presenta ovunque
formato sostanzialmente da 
idrogeno.
Lo scenario che possiamo immaginare, per lo spazio fisico nelle prime fasi di aggregazione, è il seguente.

Partendo dallo spazio fisico puro, con il meccanismo che abbiamo descritto, inizia il processo di aggregazione con la formazione di
particelle elementari fino all'elettrone.

A questo punto si ha uno spazio con elettroni liberi in equilibrio con fotoni, fotini ed altre particelle subfotoniche.
Essendo lo spazio omogeneo, i processi che si verificano sono ovunque gli stessi, per cui, con successive aggregazioni, queste particelle
approdano alla sintesi di protoni distribuiti in tutto l'universo.

In realtà i protoni liberi non riescono a sopravvivere in un ambiente con molti elettroni vaganti, in quanto, non appena vengono
generati, catturano un elettrone, liberando un fotone con formazione di un atomo di idrogeno.
Gli atomi che vengono sintetizzati, non avendo praticamente nessuna capacità di interazione, si muovono liberamente tra tutte
le particelle elementari e gli elettroni presenti nello spazio.

Il processo di sintesi può quindi continuare indisturbato, producendo un continuo e
regolare aumento dell'idrogeno presente.

Con una brutta analogia, possiamo dire che il sistema si comporta come una reazione chimica in presenza di un prodotto poco
reattivo
il quale si separa, e, così facendo, induce la reazione a proseguire fino all'esaurimento totale di tutti i reagenti.
Se il protone viene prodotto utilizzando gli elettroni come componenti iniziali e l'idrogeno è formato
da una coppia elettrone--protone, è inevitabile che al 
termine dell'operazione si abbia praticamente
solo idrogeno.

Si noti che il meccanismo di sintesi fornisce elettroni e protoni esattamente nella stessa quantità.
A questo punto l'evoluzione dell'universo continua con gli atomi di idrogeno che trovano comunque il modo di aggregarsi formando
delle strutture grandi come gli ammassi galattici.
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 Art.16-- origine fisica dell'inerzia e della massa inerziale della materia, calcolo della pressione idrostatica di una stella in equilibrio -- Antonio Dirita

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