Si stima che ci siano circa 1082 atomi nell’universo osservabile. Con ogni elemento nella tavola periodica che contiene almeno un elettrone, si può quindi tranquillamente presumere che ci siano almeno 10.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 di elettroni nell’universo osservabile. Oppure no?
La teoria dell’elettrone unico
Secondo una teoria proposta dal fisico teorico John Wheeler, che ha delineato i suoi pensieri in una conversazione con il collega fisico Richard Feynman, c’è solo un unico elettrone e sembra che ce ne siano molti di più perché si sta muovendo avanti e indietro nel tempo.
Per quanto strano possa sembrare, questa è una risposta alla straordinaria stranezza degli elettroni. Gli elettroni, come altre particelle elementari, sono indistinguibili tra loro. Hanno la stessa carica negativa, la stessa massa e lo stesso spin. Sostituisci un elettrone con un altro e non sarai in grado di dire la differenza.
Anche le sue antiparticelle, i positroni, sono indistinguibili tra loro, identiche nella loro carica, massa e spin. Stranamente, sono identici agli elettroni, a parte la loro carica positiva. Furono questi fattori che portarono Wheeler a suggerire che elettroni e positroni fossero in realtà una sola particella, carica negativamente mentre va avanti nel tempo e carica positivamente mentre va indietro nel tempo.
Una “vecchia particella”
“Ricevetti una telefonata un giorno al college per laureati di Princeton dal professor Wheeler, in cui mi disse: ‘Feynman, so perché tutti gli elettroni hanno la stessa carica e la stessa massa‘”, disse Feynman nella sua Lectio Nobel del 1965.
“‘Perché, sono tutti lo stesso elettrone!’ E, poi spiegò al telefono: ‘supponiamo che le linee del mondo che stavamo considerando ordinariamente prima nel tempo e nello spazio – invece di salire solo nel tempo fossero un nodo tremendo, e poi, quando tagliamo il nodo, dal piano corrispondente a un tempo fisso, vedremmo molte, molte linee del mondo e ciò rappresenterebbe molti elettroni, tranne per una cosa. Se in una sezione questa è una linea del mondo di un elettrone ordinario, nella sezione in cui si ribaltò e sta tornando dal futuro abbiamo il segno sbagliato per il tempo proprio – per le quattro velocità proprie – e ciò è equivalente a cambiare il segno della carica, e, quindi, quella parte di un percorso agirebbe come un positrone’.”
Questo farebbe di essa una vecchia particella, che è rimbalzata avanti e indietro attraverso il tempo un numero veramente incomprensibile di volte. Come osserva Feynman, non ci sono quasi tanti positroni quanto elettroni nell’universo, e c’è più materia che antimateria. Se positroni ed elettroni fossero la stessa particella elementare che va avanti e indietro nel tempo, ti aspetteresti un numero pari.
“Bene, forse [i positroni mancanti] sono nascosti nei protoni o qualcosa del genere“, fu l’interpretazione che Wheeler offrì, piuttosto poco convincente. Sebbene sia un esperimento mentale, e probabilmente non destinato ad essere preso sul serio, la telefonata ebbe un impatto duraturo su Feynman, scrivendo un articolo su come i positroni possono essere descritti come se fossero elettroni che si muovono all’indietro nel tempo.
“Non ho preso l’idea che tutti gli elettroni fossero lo stesso da lui seriamente come ho preso l’osservazione che i positroni potrebbero semplicemente essere rappresentati come elettroni che vanno dal futuro al passato in una sezione posteriore delle loro linee del mondo“, aggiunse. “Quello, l’ho rubato!“
