Cos’è la radiazione del corpo nero?

In fisica, un corpo nero è un oggetto che assorbe tutte le radiazioni elettromagnetiche, essendo puramente non riflettente e opaco. Di conseguenza, il suo colore è dettato solo dalla sua temperatura. Temperature diverse fanno rimbalzare gli atomi a diverse intensità che corrispondono alle rispettive lunghezze d’onda della radiazione elettromagnetica prodotta. I corpi neri e le questioni che circondano la loro radiazione sono particolarmente famosi per il loro ruolo nella formulazione della meccanica quantistica all’inizio del XX secolo.

La radiazione del corpo nero è talvolta chiamata anche radiazione della cavità, perché in un laboratorio, l’approssimazione più vicina a un corpo nero è un piccolo foro collegato a una cavità più grande. Poiché la luce in entrata deve rimbalzare più volte intorno all’interno della cavità per essere riflessa all’esterno, durante le quali è quasi certo che venga assorbita, il foro della cavità si avvicina perfettamente ai criteri di non riflettenza per i corpi neri. Secondo Gustav Kirchhoff, il fisico che introdusse i termini “corpo nero” e “radiazione del corpo nero” nel 1860, lo spettro emanato dall’insieme dipenderà solo dalla temperatura della cavità e per nulla dai particolari materiali da riscaldare .

Quando la temperatura di un corpo nero aumenta, emette radiazioni elettromagnetiche a intensità più elevate e lunghezze d’onda più corte. Intorno ai 1000 K (Kelvin, uguale a Celsius ma 0 è lo zero assoluto, –273.15 °C), la radiazione del corpo nero è rossa, da 2000 K a 4000 K, la radiazione è arancione, poi inizia a diventare bianca a temperature oltre i 4000 K, in cui tutte le sostanze tipiche sono in forma liquida.

Nel mondo reale, l’approssimazione più vicina alla radiazione del corpo nero è il fondo cosmico a microonde, l'”eco” del Big Bang. I buchi neri possono essere descritti come corpi neri, ed è stato Stephen Hawking a scoprire che emettono la propria radiazione di corpo nero, che è stata chiamata radiazione di Hawking in suo onore.

I tentativi di caratterizzare lo spettro di emissione della radiazione del corpo nero è ciò che ha portato scienziati come Planck ed Einstein a suggerire che la radiazione elettromagnetica è quantizzata, il che alla fine ha portato alla rivoluzione della meccanica quantistica.