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Cari lettori e autori di Mente Digitale oggi vi trascinerò in un viaggio ai confini della conoscenza e della scienza.
Cercherò di spiegare in modo semplice e chiaro la doppia natura della materia.
L’espressione dualismo onda-particella (o dualismo onda-corpuscolo) si riferisce al fatto che le particelle come l’elettrone o il fotone, mostrano un duplice comportamento: corpuscolare e ondulatorio. Le particelle elementari, come l’elettrone o il fotone, mostrano una duplice natura, sia corpuscolare sia ondulatoria a seconda di come si effettui l’esperimento.
La meccanica quantistica ha permesso di unificare questi i comportamenti in un’unica formulazione, spiegando questo enorme dilemma che affliggeva i fisici del 900. Gli effetti di natura ondulatoria sono verificabili solo per le particelle elementari, poichè queste hanno una massa comparabile con la costante di Plank, mentre nel mondo macroscopico ciò non è verificabile (almeno non con i mezzi attuali), anche se il modello standard dice che a qualsiasi dimensione, ad un oggetto fisico discreto (un sassolino, un pallone, una casa, ecc..) è associata una lunghezza d’onda.
La differenza tra comportamento corpuscolare o ondulatorio è messa in rilievo attraverso due esperimenti classici che esplicherò a breve.
Se si prende in considerazione l’effetto fotoelettrico, la luce è visibilmente descritta come una quantità di corpuscoli. Mentre se si analizza la luce mediante un esperimento di diffrazione si nota ovviamente che la luce ha un comportamento ondulatorio.
Nella fisica allo stato solido l’effetto fotoelettrico è il fenomeno fisico caratterizzato dall’emissione di elettroni da una superficie, solitamente metallica, quando questa viene colpita da una radiazione elettromagnetica, ossia da fotoni aventi una certa lunghezza d’onda. In parole povere l’effetto fotoelettrico si ha quando una radiazione elettromagnetica impatta contro una piastrina metallica e se l’energia di tale radiazione è superiore all’energia di legame tra nucleo e elettrone (della piastrina metallica) allora un elettrone sarà liberato e l’atomo diverrà ione positivo. Per ogni fotone che colpisce la piastra si ha la liberazione di un elettrone, pertanto la luce è considerata corpuscolare.
La diffrazione invece studia il comportamento della luce quando questa passa attraverso uno o più piccoli fori posti a distanza regolare. La luce che attraversa un foro da origine a delle onde che si propagano in tutte le direzioni.
Ora un breve video molto affascinante del Dottor Quantum:
https://www.youtube.com/watch?v=kXLQDY7Da6Y
C’è qualche errore nell’esperimento o nel video ? Siete Confusi? Tranquilli il vero errore nasce dal nostro modo di intendere la realtà .Nel mondo dei quanti , gli elettroni, cioè la materia, è allo stesso tempo sia onda che particella, nel mondo dell’infinitamente piccolo (nel mondo quantico) essi sono due concetti complementari. Dobbiamo pensarli come due facce della stessa medaglia, più precisamente l’onda indica la probabilità che una particella si trovi in un punto.
Fino a quando l’elettrone non si rivela sul bersaglio esso non si trova mai in un punto preciso dello spazio, ma esiste in uno stato probabilistico astratto descritto appunto dall’onda di probabilità, che si propaga ovviamente come un’onda e non secondo la traiettoria delle particelle. Una volta che l’elettrone arriva sul bersaglio rivela la sua natura di particella e noi lo vediamo nella sua natura corpuscolare.
L’esperimento variante di Young (esperimento della doppia fenditura) non è solo un esperimento affascinante o curioso, ma determinante per la Fisica Quantistica.
Capiamo che la realtà che ci circonda e nella quale viviamo da quando siamo nati è da noi poco conosciuta.
Il fotone è materia o è onda ? Questo esperimento ci pone difronte al fatto che la realtà è duplice e nulla di ciò che pensiamo e che crediamo assolutamente certo in realtà lo è.
Qui finisce l’articolo riguardante il DUALISMO ONDA-PARTICELLA e ricordate sempre: Viva la scienza e viva la conoscenza.
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Riccardo Zagaria
MI chiamo Riccardo Zagaria e sin da piccolo ho sempre amato la scienza.E quando dico scienza, intendo la scienza in tutte le sue magnifiche diramazioni. Ero un pulce all'epoca ma alzavo ugualmente lo sguardo al cielo e mi chiedevo, quanto fosse grande e quanto io sia piccolo dinanzi a lui... Poi abbassavo lo sguardo, osservavo la terra e mi rendevo sempre più conto della complessità del creato. Oggi studio Biotecnologie a Bari e cerco ogni giorno di apprendere quanto più possibile, proprio per cercare di dare un senso o una risposta a tutte quelle domande che mi pongo ogni volta che medito guardando le stelle e guardando me stesso.