Teoria del SPAA - Parte 2: Definizioni fondamentali dei concetti fisici utilizzati successivamente.

Per questa parte andrò a definire i concetti fondamentali di fisica che serviranno a comprendere l'esposizione dei successivi esperimenti ovvero le mie conclusioni finali conseguenza degli stessi. Il mio scopo qua non è quello di scrivere definizioni complete e formali, vorrei che anche chi non è nell'ambito scientifico riesca a seguire il mio ragionamento, scriverò una parte (spero il più semplice possibile) di definizioni base e procederò a spiegare qualche concetto più avanzato in termini semplici e intuitivi.

Materia:

La definizone di materia è abbastanza intuitiva e semplice, definiamo materia tutto ciò che occupa un certo spazio e ha una certa massa. Ma vi sono dei problemi grossi quando passiamo dallo stato macroscopico a quello microscopico, dove le masse diventano quasi (o del tutto) irrilevanti, dove molti principi non sono più validi. Insomma nella fisica quantistica la definizione di materia "fallisce" nel descrivere quello che ci si trova davanti.

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Luce:

Onde elettromagnetiche visibili dall'uomo per lo spettro elettromagnetico di riferimento (nel link trovate sia la definizione che le fasce delle frequenze). La luce è stata intesa per diverso tempo come onde, fino al XX secolo, quando è stato riscontrato il comportamento anche come particella (in particolare fotoni), vedremo in dettaglio in uno dei prossimi post uno degli esperimenti principali che aiuterà a capire meglio questa definizione "dualistica".

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Velocità della luce:

È la velocità a cui si muove un'onda elettromagnetica (con cui abbiamo definito la luce), si indica con c dal latino celeritas, ovverò celerità. Invece di approssimarla, la velocità nella luce nel vuoto vale esattamente 299 792 458 m/s (fonte Wikipedia), questa precisione perché nel vuoto è una costante. Tanto che viene usata nella definizione di altre misure fondamentali come il metro.

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Particella:

La particella è una parte microscopica che costituisce la materia, si dividono in elementari e non elementari; le prime sono dette "indivisibili" e le seconde cono aggregazioni delle prime. La classificazione delle particelle avviene in Bosoni e Fermioni.

Senza soffermarmi sulla classificazione e il perché vengono definiti in quel modo, vi invito a concentrarvi sul fatto che le particelle viaggiano a velocità altissime prossime o pari alla velocità della luce. Dunque per identificarle si ricorre a modelli statistici (in particolare modelli di distribuzione statistica, conseguenza anche del principio di indeterminazione di Heisenberg che vado a descrivere nel prossimo punto). Questi modelli statistici danno dei valori approssimativi sulla presenza delle particelle in uno spazio, ma non danno la posizione e la velocità esatte.

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Principio di indeterminazione di Heisenberg:

Abbiamo scritto che non abbiamo la velocità e la posizione esatta delle particelle, come mai?
Le particelle vanno a velocità elevatissime, come i fotoni che viaggiano alla velocità della luce. Data la loro massa e la loro velocità, misurare un fotone richiede una "interazione" con esso, ovvero il fotone deve essere rilevato venendo a contatto con qualcosa (un fascio, un campo, un rilevatore) che inevitabilmente lo "perturba" cambiandone appunto posizione e velocità. Quindi nel tentativo di identificare posizione e velocità della particella, si variano in realtà i valori che si stanno cercando.

Il Principio di Heisenberg dice appunto che non è possibile conoscere la velocità e la posizione che una particella ha in un certo momento. Questo darà un grosso scossone alla meccanica classica, dove pensare che una posizione e una velocita non siano misurabili ad un dato momento non era neanche immaginabile.

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Fotone & Onda:

Il fotone è una particella (definito anche quanto), identificato tra i Bosoni, ha massa nulla e non trasporta nessuna carica elettrica. Il termine viene alla luce nel XX secolo quando le fondamenta dell'elettromagnetismo classico vengono colpite dalle scoperte fatte negli esperimenti sui campi elettromagnetici che si propagano nel vuoto e nella materia, il fotone è definito come indivisibile.
Ho messo insieme anche onda (fenomeno di propagazione di un'oscillazione) perché le radiazioni elettromagnetiche si disperdono proprio sotto forma di onde, questo crea una dualità tra la parte più piccola delle radiazioni elettromagnetiche e la loro forma di propagazione presa in analisi.

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CC0 Public Domain

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Extra.

Ipotesi di De Broglie:

De Broglie, fisico e matematico francesce sviluppò nel 1924 la famosa ipotesi (che trovò conferma negli esperimenti), secondo la quale la materia, quindi le particelle associate ad essa, possiede le proprietà fisiche delle onde.

Questo è uno dei punti di svolta che porterà allo sviluppo della fisica quantistica, e punto cruciale della taoria che vi vado ad esporre, tenete bene a mente questo passo perché sarà ripreso più avanti.

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Prossimamente per la Teoria del SPAA: