Finalmente si torna a scrivere di esami. La madonna rappresenta il mio stato estatico al termine, e la domanda finale:

Perchè le madonnine di Lourdes brillano di notte?

La risposta, è ovvio, è: perchè sono fosforescenti. Ma cosa fuol dire fosforescenza?

Quando la materia è illuminata dalla luce ordinaria, bianca, e quindi che "contiene tutti i colori" (ovverosia ha uno spettro continuo largo omogeneo) gli atomi si "eccitano", ovverosia gli elettroni degli atomi acquistano energia cinetica e vanno a occupare orbitali con più grandi "numeri quantici" (dalla chimica dovremmo sapere che gli elettroni stanno attorno agli atomi in configurazioni, dette orbitali, quantizzate). Quando si spegne la luce, in una frazione di una frazione di secondo gli elettroni dagli stati eccitati tornano agli stati più bassi, rilasciando a loro volta luce, secondo uno spettro discreto (cioè di solo un certo numero di colori). Il fatto però è che il processo di diseccitazione è rapidissimo, mentre per i materiali fluorescenti ci deve essere un meccanismo che ritarda la diseccitazione, portando il sistema ad uno stato metastabile (ovverosia, non di energia minima in assoluto, ma di un minimo di energia "locale") che ha lunghi tempi di diseccitazione. Ora simili contrapposizioni tra pocessi lenti e veloci si hanno nelle molecole (più di un nucleo), dove l’approssimazione di Born-Oppenheimer è giustificata proprio dal fatto che i modi vibrazionali e rotazionali della molecola sono più "lenti" dei modi energetici degli elettroni. Per costruire uno stato metastabile si fa così: consideriamo una molecola inizialmente nel ground state, che è uno stato in cui lo spin totale è nullo (singoletto). Si eccitano gli elettroni con la luce; conseguentemente i nuclei della molecola risentono di un potenziale più debole, ed in teoria dovrebbero allontanarsi. In pratica essendo il fenomeno veloce, la molecola non ha tempo di allargarsi e l’aumento di energia si scarica sui moti vibrazionali. Dopodichè i nuclei possono finalmente allontanarsi. Diseccitandosi, i modi vibrazionali possono portare in uno stato di tripletto, ovvero spin uno, scambiando il momento angolare intrinseco con altre molecole con cui collide. Ora si diseccitano gli elettroni, e nuovamente la molecola potrebbe tornare alle dimensioni iniziali ma… non può più farlo perchè il ground state non ha il tripletto, e la transizione è molto improbabile, quindi molto lenta. Chiaro no?