I misteri della meccanica quantistica

Questo articolo è stato letto 915 volte!

 

Con il prof. Roncolini

Con il prof. Roncolini

Che argomento difficile! Anche Feynman, premio Nobel per la Fisica 1965, sostiene di non capire completamente i fenomeni della meccanica quantistica, ma ne è letteralmente affascinato.

Anche noi, bravi ragazzi della V E, ci siamo lasciati coinvolgere e trasportare in una lezione aperta di fisica teorica tenuta dal Dott. Giorgio Roncolini, sabato 20 novembre 2010 presso la Biblioteca Primo Levi di Torino.

Il 14 dicembre 1900 è la data ufficiale della nascita della fisica moderna; e dopo 110 anni molte teorie sono ancora oggetto di studio e di dibattiti. E il motivo di ciò non è certo di difficile comprensione.

Nel 1926 sorge la teoria nota come meccanica quantistica, sviluppata da un grande chimico, premio Nobel nel 1933, Erwin Schrödinger dell’Università di Zurigo. Egli ricavò le equazioni matematiche che descrivono il moto di un elettrone in funzione della sua energia. Queste espressioni matematiche sono dette equazioni d’onda, visto che si basano sul concetto che gli elettroni hanno le proprietà non solo delle particelle, ma anche delle onde. Un’equazione ha una serie di soluzioni, chiamate funzioni d’onda, ciascuna corrispondente ad un determinato livello energetico dell’elettrone.

Un’equazione d’onda paradossalmente non ci può contemporaneamente indicare con esattezza dove si trova in un preciso momento l’elettrone e con quale velocità esso si muove, ma ci dice qual è la massima probabilità di trovare l’elettrone in un determinato spazio. La regione dello spazio in cui è probabile che l’elettrone si trovi viene detta orbitale. Ed è proprio l’impossibilità di capire la natura che, in un certo senso, la rende così affascinante.

Anche Albert Einstein (un altro premio Nobel!) prese in considerazione l’idea della quantizzazione dell’energia e la sua applicazione alla radiazione di un corpo nero e suppose che la luce viaggiasse in pacchetti di energia, chiamati fotoni, che obbedivano alle ipotesi di Planck della quantizzazione dell’energia. Che genio!

Si dice che il fotone è come una “particella” di luce; in realtà il fotone non è così tangibile come una particella, ma doveva intervenire un altro premio Nobel per la fisica per dimostrare che la quantità di moto di un fotone gioca un ruolo chiave in un altro tipo di esperimento, nel quale un fotone X collide con un elettrone inizialmente in quiete. Come risultato dell’urto, il fotone viene diffuso e ciò cambia la sua direzione e la sua energia. Questo processo, chiamato effetto Compton, fu spiegato nel 1923, utilizzando il modello a fotoni della luce che determinò la sua completa accettazione da tutto il mondo scientifico. E bravo il prof. Compton!

Insomma dobbiamo pensare che non è sempre tutto come lo vediamo, infatti se pensiamo ad un quadro di Picasso, dove in pieno cubismo i ritratti più significativi comprendono in una stessa immagine sia il profilo frontale che quello laterale (ritratto di Dora Maar del 1937) l’immagine è “doppia” ma non conosciamo né la vista frontale nitida né quella laterale; inspiegabile, ma quella è arte e non ci sono premi Nobel.

Se volete divertirvi con la fisica senza necessariamente concorrere per il premio Nobel, potete navigare tra i diversi siti proposti:

www.atomiribelli.org – video divertente sul’effetto della diffrazione e interferenza

Spin dell’elettrone con esperimenti di Stern e Gerlach

Il paradosso del gatto di Schrödinger

E vi suggeriamo anche un libri alla portata di tutti o quasi:

“Sottile è il Signore” Abraham Pais

Feynman, R. P., “The Pleasure of Finding Things Out”, Gilberti Il piacere di scoprire, Adelphi, “La fisica di Feynman”, E. Clementel, S. Focardi e L. Monari Ed. Zanichelli, Bologna 2001

“I quanti di Planck: le molecole, la radiazione”. A. Bandini Buti Milano, Delfino, 1977.

“L’ABC della relatività”, Bertrand Russell 1925.

“Pensieri di un uomo curioso” A. Einstein

L’elenco sarebbe infinito ma noi ci diamo  un taglio!!

                                                                            La 5E & Prof.ssa Cuscinello

Questo articolo è stato letto 915 volte!