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 Oggetto del messaggio: Esiste lo spazio vuoto?
MessaggioInviato: venerdì 8 dicembre 2006, 11:49 
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Iscritto il: giovedì 7 dicembre 2006, 23:07
Messaggi: 8592
Località: Leiden, The Netherlands
Prendo spunto dal topic sulla finitezza dell'universo. Senza impelagarmi in argomenti che non conosco con esattezza... ho sostenuto un esame di fisica moderna con un professore davvero stravagante ma molto bravo. Studiando il dualismo dell'elettrone, mi e' stata messa davanti la generalita' di questo comportamento ed il fatto che (semplifico) ogni corpo ha un comportamento duale, ma in base alla sua natura (pietra VS raggi X) viene messo in evidenza uno dei due comportamenti. Ho trovato interessante, anche se difficilmente comprensibile, questo concetto che da una parte riesce a spiegare molti fenomeni fisici, dall'altra mi pone dei dubbi. Allora mi chiedo: cosa si intende per spazio vuoto? I raggi gamma o le onde LF non sono cmq *qualcosa* che riempie lo spazio?

(Spero di non aver frainteso cio' che diceva il prof.. :) )

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MessaggioInviato: venerdì 8 dicembre 2006, 16:34 
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Iscritto il: mercoledì 8 febbraio 2006, 19:54
Messaggi: 696
Località: S. Agata Li Battiati
Hai ben ragione a porre questa domanda. Di fatto, il termine di vuoto rimane comunque improprio, non esiste un vuoto assoluto, tutto lo spazio è colmo di particelle, seppur più diradate (vedi neutrini ad esempio). Per quanto riguarda la natura duale delle onde elettromagnetiche, esse si pervadono tutto il cosmo in maniera isotropa ma tieni presente che sono costituite da fotoni i quali sono privi di massa per definizione, e di fatto, non rappresentano materia.

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MessaggioInviato: venerdì 8 dicembre 2006, 22:52 
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Iscritto il: giovedì 7 dicembre 2006, 23:07
Messaggi: 8592
Località: Leiden, The Netherlands
Enrico Corsaro ha scritto:
Per quanto riguarda la natura duale delle onde elettromagnetiche, esse si pervadono tutto il cosmo in maniera isotropa ma tieni presente che sono costituite da fotoni i quali sono privi di massa per definizione, e di fatto, non rappresentano materia.


Non sono ferratissimo, quindi tutto quello che segue potrebbe essere una grande cacchiata. A quanto ne so come l'elettrone anche il protone (=> qualunque atomo => qualunque associazione di atomi, quindi qualunque corpo) ha questa natura duale. Quindi anche il concetto di massa, essendo una caratteristica macroscopica di un corpo, sarebbe relativo e confinato alla nostra limitata possibilità di interagire con le onde. Se E=m*c^2=h*f, un corpo con una massa enorme non e' anche un'onda con una data frequenza? E, allo stesso modo, un'onda radio e' un corpo? Una trasmissione di un cellulare abbastanza potente (tale da avere una quantita' di moto accettabile) in teoria potrebbe farmi un bel bernoccolo come se fosse un cazzotto, e per me avrebbe una massa, vero? Se sparassero con un'energia spaventosa un camion di particelle alfa, non sentirei neanche il solletico, e per me non avrebbero massa?

So che sono discorsi assurdi e forse anche antiscientifici, ma Heisenberg mi ha insinuato sto dubbio, e il pensare l'universo come un pallone vuoto pieno di elettricita' che balla mi affascina :D

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MessaggioInviato: sabato 9 dicembre 2006, 2:35 
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Iscritto il: mercoledì 8 febbraio 2006, 19:54
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Località: S. Agata Li Battiati
Bè prima di tutto bisogna stare attenti al tipo di radiazione di cui stiamo parlando. La radiazione alfa non è radiazione elettromagnetica, sono nuclei di elio che viaggiano ad una determinata velocità. E' chiaro che se la velocità è opportuna, e di conseguenza l'energia cinetica, penetrando in un organismo possono arrecare seri danni. Se prendi un bel fascio intenso di raggi gamma invece, che sono onde di tipo elettromagnetico, allora si che ci puoi rimanere secco, ma attento, non perchè il fascio ha una massa, ma perchè il fascio trasporta energia.
Trasportare energia non significa necessariamente trasportare massa. Un fotone, dalla trasformazione di Lorentz che ci da la massa, ne è privo perchè viaggia alla velocità della luce. Ma esso trasporta energia, hv. Poi cosa succede, che il fotone, interagendo con un corpo, per effetto fotoelettrico o Compton o di altra natura (come ad esempio effetto coppia), distacca gli elettroni dagli atomi o crea un movimento di cariche tali da generare, come nel caso dei gamma, danni per esempio al corpo umano, sempre però se in attività elevate.
Il cosmo è si pervaso da particelle di massa, come nuclei di elio, di ferro, di carbonio ecc, ma vi sono anche onde e.m. che si propagano senza massa ma trasportando solo energia, altrimenti non potrebbero mai viaggiare alla velocità della luce.
Ad esempio noi siamo continuamente bombardati dai raggi cosmici, i quali includono raggi gamma, nuclei di elio, di ferro ecc. I raggi gamma sono soprattutto prodotti nell'atmosfera dallo scontro fra nuclei più pesanti, come quelli di ferro e molecole che compongono la nostra atmosfera.

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MessaggioInviato: sabato 9 dicembre 2006, 14:04 
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Iscritto il: giovedì 7 dicembre 2006, 23:07
Messaggi: 8592
Località: Leiden, The Netherlands
Enrico Corsaro ha scritto:
Bè prima di tutto bisogna stare attenti al tipo di radiazione di cui stiamo parlando. La radiazione alfa non è radiazione

[cutting]

come quelli di ferro e molecole che compongono la nostra atmosfera.


Mmm... devo studiare un po' meglio queste cose... al momento mi confondo un po'. A quanto ho capito il dualismo onda-particella e' solo negli effetti che un'onda/particella produce (es. appunto effetto fotoelettrico), non sulla sua reale natura.

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MessaggioInviato: sabato 9 dicembre 2006, 14:34 
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Iscritto il: mercoledì 8 febbraio 2006, 19:54
Messaggi: 696
Località: S. Agata Li Battiati
Non è una cosa molto semplice da accettare, anche Einstein fu preso per sciocco da Planck quando per primo affermò che le onde e.m. avessero anche natura particellare. Nel caso delle onde e.m. la natura particellare si rivela proprio negli effetti che essa causa, vedi appunto effetto fotoelettrico e Compton, i primi due effetti a conferma della presenza di quanti di luce singoli nella trasmissione di un'onda.

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MessaggioInviato: domenica 10 dicembre 2006, 0:04 
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Iscritto il: venerdì 10 febbraio 2006, 15:31
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Lead Expression scrive:
Cita:
Mmm... devo studiare un po' meglio queste cose... al momento mi confondo un po'. A quanto ho capito il dualismo onda-particella e' solo negli effetti che un'onda/particella produce (es. appunto effetto fotoelettrico), non sulla sua reale natura.


Credo che Lead Expression stia facendo riferimento ad i fenomeni rilevati e descritti nella fisica quantistica.
La dualità è stata confermata analizzando lo spettro di luce, prodotto da una sorgente di fotoni, dove tra la sorgente ed il bersaglio venne interposta una maschera forata, verificando appunto la presenza di numerose frange di luce (figura di interferenza) al di là della maschera stessa.
Riducendo però il numero di fotoni che passavano attraverso la maschera fino al numero di 1 solo, si è visto che lo spettro rimaneva tale e quale,
nel momento in cui si cercava di stabilire da quale foro passasse il singolo fotone, utilizzando uno strumento di misura per rilevarne la presenza, ecco che la figura di interferenza spariva, confermando appunto la natura duale delle particelle.
Un fotone quindi, o elettrone che sia, può sì comportarsi sia come appunto particella che come onda, l'ampiezza della quale rappresenta una curva probabilistica entro cui la particella può essere rilevata in un determinato punto.
Qualcuno ha giustamente pensato che ciò dipenda dal nostro limitado modo di effettuare le misurazioni a scale così microscopiche, per cui non è possibile stabilire con precisione posizione e moto di ogni singola particella, invece non è così!! .......Se si compiono molte misure il risultato medio è predicibile con grande accuratezza.

Bisogna però dire , caro Lead Expression, che ciò non è altrettanto valido alle scale macroscopiche di cui fà parte il mondo a noi conosciuto, quì la fisica classica, non quella quantistica, torna preponderante....è l'effetto di decoerenza che le particelle assumono nel formare molecole ed oggetti.
Se non fosse così le lettere mostrate sul tuo schermo comincerebbero ad aggrivigliarsi ed a muoversi all'impazzata in sù e giù sfocando le frasi ed ottenendo solo una massa informe di sillabe e vocali.

Ciao
Michele


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MessaggioInviato: domenica 10 dicembre 2006, 1:21 
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Iscritto il: mercoledì 8 febbraio 2006, 19:54
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Località: S. Agata Li Battiati
La natura duale di un'onda è solo ed esclusivamente quantistica certamente, a conferma dell'ipotesi di De Broglie, ovvero che essenzialmente ad una data particella di impulso p (qualunque natura essa abbia), corrisponde il propagarsi di un'onda piana avente lunghezza d'onda Lambda data dal rapporto della costante di Planck sull'impulso p.

Cita:
La dualità è stata confermata analizzando lo spettro di luce, prodotto da una sorgente di fotoni, dove tra la sorgente ed il bersaglio venne interposta una maschera forata, verificando appunto la presenza di numerose frange di luce (figura di interferenza) al di là della maschera stessa.
Riducendo però il numero di fotoni che passavano attraverso la maschera fino al numero di 1 solo, si è visto che lo spettro rimaneva tale e quale,
nel momento in cui si cercava di stabilire da quale foro passasse il singolo fotone, utilizzando uno strumento di misura per rilevarne la presenza, ecco che la figura di interferenza spariva, confermando appunto la natura duale delle particelle.


Esattamente, diciamo comunque più propriamente che ciò che si voleva verificare con questi esperimenti era se se effettivamente avvenisse il fenomeno della riduzione del pacchetto d'onda per sistemi microscopici, con dimensioni cioè dell'ordine della costante di Planck (10^-34), e di seguito chiaramente la validità del principio di indeterminazione di Heisenberg. Oltretutto tali esperimenti furono la base grazie alla quale venne introdotto il concetto di ampiezza di probabilità come numero complesso e venne così sviluppata a livello formale la teoria quantistica per mezzo di vettori dello spazio di Hilbert nella rappresentazione di Dirac.

Sostanzialmente si osservò difatti che usando un sistema a due fenditure come quello dell'esperimento di Young, sfruttando un mitragliatore che sparava pallottole, la figura di intensità che si otteneva era quella data come somma di eventi mutuamente esclusivi (e questo era un sistema di tipo macroscopico).
Passando invece ad oggetti molto più piccoli, sistemi microscopici, come ad esempio un cannone elettronico (al posto del mitragliatore), si notò che la figura di intensità prodotta dagli elettroni, rivelati poi da fotomoltiplicatori, che si veniva a creare non era più data da eventi mutuamente esclusivi (come nel caso del mitragliatore) ma da eventi interferenti, trattavasi difatti di una figura di diffrazione. Ponendo di seguito delle sorgenti che ci permettessero di localizzare da quale delle due fenditure passasse un elettrone per produzione di bagliori, quello che succedeva era che si distruggeva irrimediabilmente l'informazione del pacchetto d'onda, facendo così ricomparire la figura di intensità di due eventi mutuamente esclusivi. In pratica sapendo la posizione, non sappiamo più l'impulso della particella (ne distruggiamo la figura di diffrazione), mentre viceversa, sapendo l'impulso (e cioè lasciando intatta la figura di diffrazione), non possiamo sapere la posizione dell'elettrone.

Gli effetti a cui abbiamo fatto riferimento, il fotoelettrico e il Compton sono stati di fatto i primi a conferma dell'invalidità della meccanica classica. E' proprio grazie a questi due effetti che ad esempio siamo in grado di rivelare radiazioni gamma, attraverso il processo di assorbimento a risonanza dei materiali scintillatori. Se tali radiazioni non avessero avuto natura particellare ciò non sarebbe potuto accadere.

Essenzialmente comunque è importante a tal riguardo che tu non confonda radiazione di natura particellare come la alfa o la beta, che trasporta sia massa che energia, con radiazione di tipo elettromagnetico, la quale non trasporta massa ma solo energia, trasmessa poi a livello particellare dai fotoni.

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Enrico Corsaro ha scritto:
Essenzialmente comunque è importante a tal riguardo che tu non confonda radiazione di natura particellare come la alfa o la beta, che trasporta sia massa che energia, con radiazione di tipo elettromagnetico, la quale non trasporta massa ma solo energia, trasmessa poi a livello particellare dai fotoni.


Per prima cosa vi ringrazio per la precisione dei dettagli, mi avete davvero fatto capire un sacco di cose. Il mio sforzo era quello di cercare una natura unica e dedurre il comportamento della realta' macroscopica da quella microscopica, supponendo una origine unica di qualunque fenomeno fisico, quindi immaginare il big bang come un'esplosione di materia O di energia elettromagnetica, ma credo che la mia preparazione non sia tale da poter capire appieno queste cose (anzi, sarebbe gradito qualche consiglio bibliografico ;) ).

In ogni caso grazie mille

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MessaggioInviato: domenica 10 dicembre 2006, 19:05 
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Iscritto il: venerdì 10 febbraio 2006, 15:31
Messaggi: 120
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Cita:
(anzi, sarebbe gradito qualche consiglio bibliografico )


Posso consigliarti alcune letture a parer mio simpatiche e non strettamente tecniche......diciamo alla portata di tutti.

Il Quanto di Natale (Robert Gilmore), RaffaelloCortinaEditore
Alice nel paese dei quanti (Robert Gilmore), RaffaelloCortinaEditore
L'universo Elegante (Brian Greene), Einaudi

Ciao
Michele


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