Domanda di fine anno... */****
Un vero piccolo-grande quiz di fine anno. La risposta può essere semplicissima, ma può anche estendersi a qualcosa di ben più generale che non fa ancora parte del pensiero dell'uomo comune. La domanda resterà in evidenza, senza alcuna reazione ai vostri commenti, fino al 30 dicembre. Forza fatevi sentire senza alcuna paura!
Il fotone (particella o pacchetto d'energia che sia) ha massa nulla eppure viene facilmente bloccato dalla materia. Il neutrino, che probabilmente di massa ne ha, riesce, invece, ad attraversarla senza problemi.
Come mai?
La risposta ci porta a considerazioni che vanno bel oltre la "strana" fisica del microcosmo, ma ci fa capire cosa sia veramente la realtà del macrocosmo, noi compresi.
A chi risponde meglio grandi premi e cotillon (virtuali, ovviamente...) per la festa di San Silvestro.
P.S.: la risposta : "Perché per ogni neutrino si scava un tunnel apposito", data da un ministro della pubblica istruzione italiana, NON è accettabile! Le Istituzioni mi perdonino...
Non voglio darvi la risposta "nascosta"... ma aggiungere un piccolo aiuto (che spero pochi vadano a leggere) che è, però, rappresentato da un paio di altre domande.
AIUTO
N.B.: Chi pensa di aver risposto esattamente al quiz, può, DOPO, andare a leggere l'aiuto e trarre spunto per allargare il discorso.
QUI la soluzione
8 commenti
La questione è delicata...una risposta parziale si può trovare qui:
http://www.infinitoteatrodelcosmo.it/2018/02/02/briciole-di-spazio/
Ma ci sono ancora molte considerazioni da fare...ci sono tante risposte laggiù in fondo.
Interazione elettromagnetica?
Contrariamente al fotone, il neutrino non ha carica elettrica quindi non viene respinto dagli atomi che compongono la materia.
???
Caro Enzo, prima di rispondere alla domanda preferisco soffermarmi su alcune premesse.
Innanzitutto un atomo è composto da un nucleo che grazie alla presenza di un certo numero di protoni ha una carica elettrica positiva (il nucleo).
Il numero di protoni dipende dall'elemento chimico: per esempio un atomo di idrogeno ha un solo protone, mentre uno di piombo ne ha 82.
Per il quiz poco importa che nel nucleo ci sia anche un certo numero di neutroni, poiché ciò incide solo sulla massa dell'atomo, ma non sulla sua carica elettrica positiva (isotopi, ossia atomi dello stesso elemento, ma con un numero di neutroni differenti e dato che i neutroni non hanno alcuna carica elettrica, ma hanno un massa, cambia la massa dell'atomo).
Ad una certa distanza dal nucleo (dipende dal tipo di atomo) si collocano, nei rispettivi orbitali, un certo numero di elettroni, che hanno carica negativa.
Gli elettroni possono trovarsi da qualche parte dei loro orbitali (una specie di guscio che identifica i probabili luoghi dove può trovarsi uno specifico elettrone).
Un atomo neutro ha un egual numero di protoni, con la loro carica positiva, ed un egual numero di elettroni, con la loro carica negativa, pertanto carica positiva e negativa si annullano e l'atomo assume carica neutra.
Considerando la piccolissima dimensione delle particelle in gioco (protoni, neutroni ed elettroni) rispetto alle distanze degli orbitali dal nucleo, un atomo in realtà è costituito soprattutto da spazio “vuoto”...
Ciò che appare solido nel macrocosmo in realtà è soprattutto uno spazio “vuoto”, ossia la densità della materia ordinaria (quella con cui siamo solitamente abituati a trattare) di un oggetto che appare solido non è affatto totalizzante, anzi la presenza di materia rappresenta una rarità in un enorme spazio non occupato da materia.
Eppure se proviamo a passare attraverso un muro non ci riusciamo, perché?
Banalmente si potrebbe rispondere perché quelle “distanze” all'interno degli atomi e tra un atomo e l'altro non sono così facilmente superabili.
Se per esempio proviamo ad accorciare le distanze tra due atomi neutri le cariche negative degli elettroni posti negli orbitali dei due atomi e soprattutto quelle positive dei due nuclei si respingono (cariche opposte si respingono).
Questa repulsione tra cariche dello stesso segno, per semplicità potremmo definirla forza elettromagnetica, ossia una forza che tra le altre cose tiene i nuclei di due atomi (entrambi aventi carica positiva) a debita distanza.
Non a caso per vincere questa forza e fondere i nuclei di due atomi occorre una grande quantità di energia, come quella che caratterizza i nuclei delle stelle, con altissime temperature e pressioni.
Qualcuno, però, potrebbe obiettare che gli atomi possono anche non essere neutri.
Infatti se il numero di protoni è maggiore di quello degli elettroni, gli atomi assumono carica elettrica totale positiva (ioni positivi), mentre se il numero di protoni è inferiore rispetto a quello degli elettroni, gli atomi assumono carica elettrica totale negativa (ioni negativi).
In tal caso, però, tale situazione semmai facilita i legami tra gli atomi idonei per costruire specifiche molecole, ma non consente ai nuclei di avvicinarsi tra loro oltre un certo limite.
Infatti in un legame tra atomi vengono condivisi gli orbitali più esterni dagli elettroni, al fine di produrre una molecola composta da due o più atomi, ma i nuclei rimangono a debita distanza.
Quindi l'azione repulsiva della forza elettromagnetica è la principale responsabile del fatto che non possiamo attraversare un muro.
Per quanto possiamo spingere l'azione repulsiva tra i nuclei degli atomi tende a “mantenere le distanze”, per cui anche lanciandoci contro il muro veniamo violentemente respinti, rimediando, se va bene, un doloroso bernoccolo.
Si potrebbe quasi affermare che la grande abbondanza di spazio “vuoto” in ciò che nel macrocosmo si ritiene “solido” è protetta da una rete impenetrabile denominata forza elettromagnetica.
A questo punto, a mio avviso bisogna entrare nel merito delle proprietà che caratterizzano i fotoni ed i neutrini.
I fotoni sono un po' i postini dell'universo, ossia trasportano l'informazione alla più alta velocità possibile, pertanto amano giocare con gli elettroni, spesso scambiandosi energia.
A secondo dell'energia posseduta da un singolo fotone e da uno specifico elettrone, diversi sono i giochi possibili.
Il fotone può giocare a rimbalzare tra un orbitale esterno di un atomo e quello di un altro (scattering di Rayleigh), oppure può prestare la sua energia per far compiere ad un elettrone un salto dal suo orbitale ad un orbitale più esterno (assorbimento), per poi venir riemesso (in altra direzione rispetto a quella iniziale) dall'elettrone che torna al suo orbitale iniziale (emissione).
Al di là dei diversi giochi possibili, a secondo dell'energia posseduta, il fotone ama fermarsi a giocare con gli atomi che incontra...
Ciò significa che il fotone ha un'alta probabilità, quando incontra la materia (con un certa densità) di fermarsi a giocare con essa, pertanto tra un gioco e l'altro, la luce (o meglio la radiazione elettromagnetica) nonostante la sua velocità tra un atomo e l'altro sia sempre la stessa, impiega più tempo per attraversarla o viene totalmente assorbita.
Il neutrino, invece, è una particella più schiva.
Lui non ha né carica positiva, né carica negativa, ha solo una massa.
In fisica la massa è associata alla forza di gravità, ma in questo caso non solo la massa è piccolissima, ma la forza di gravità tra le forze fondamentali è la più piccola.
Quindi è del tutto irrilevante l'attrazione gravitazionale che può esercitare il nucleo di un atomo su un neutrino.
Ciò significa che il neutrino, avendo carica neutra, non risente minimamente dello scudo elettromagnetico (forza elettromagnetica) che protegge lo spazio “vuoto” presente in un presunto oggetto “solido”, pertanto è alquanto improbabile che il neutrino urti casualmente un elettrone o il nucleo di un atomo, poiché questi sono comunque una rarità in un enorme spazio “vuoto”.
Spero di non aver detto qualche sciocchezza.
Paolo
Ciao,
ragionando sul fatto che il fotone senza massa si comporta come onda mentre il neutrino come particella, mi è venuto in mente qualcosa sul famoso esperimento di Feynman.
Chiedo se quanto segue può essere lecito e preso in considerazione e intanto mi scuso in anticipo per il disturbo se OT e della mia abissale e oceanica ignoranza,
grazie Ezio
Se ci immaginiamo il fotone come una bolla di sapone la cui superficie (che possiamo supporre sferica per convenienza) delimita il Campo d'azione massimo in cui può posizionarsi la quantità di azione fisica dell'energia intrinseca al fotone stesso.
Immaginando altresì (anche in ossequio al dualismo particella/onda) che all'interno della bolla fotonica si manifesti un oscillazione armonica dell'energia che rimbalza all'interno del sistema vincolato delimitato dalla superficie della bolla (che potrebbe anche essere deformata da questo "movimento"; anche in maniera armonica ma non solo: dipende dalla densità dell'energia e da come sia distribuita all'interno dello spazio e della fase armonica) possiamo pensare che la bolla fotonica passi dai "fori":
1/senza toccare i bordi
oppure
2/urtandoli in maniera casuale
e nel caso di urti che questi siano influenzati dalla ampiezza della bolla stessa e dall' "effetto" che l'energia manifesta nel movimento all'interno della bolla stessa, determinandone anche la forma e il grado di elasticità.
Quindi l'effetto sull'interferenza sarà dovuta alla probabilità d'urto o meno e alle leggi di probabilità di variazione delle traiettorie corrispondenti..
Supponendo la superficie come rigida e nel caso la bolla fotonica fosse effettivamente sferica o ellittica si potrebbe dimostrare matematicamente la corrispondenza dell'esperienza con i calcoli.
Cercando di esprimere più restrittivamente il concetto che ho in mente:
- se il fotone si comporta come un'onda la dispersione sulle superfici di bersaglio dipende da
A/ se l'onda urta o meno il bordo dei fori
e in caso d'urto
B/ a quale punto della fase d'onda avviene l'urto
NB : non ho tenuto conto se ogni fotone sia o meno in fase precisa con gli altri
saluto Ezio come nuovo arrivato, ma, come detto, per la risposta bisogna aspettare...
Credo che non sia la massa a fare la differenza (in ogni caso, masse infinitesimali o nulle), ma le forze di interazione in gioco. Nel caso dei fotoni, la forza di interazione elettromagnetica con gli elettroni degli atomi di cui è composta la materia. Nel caso dei neutrini solo la forza di interazione debole (se non risentissero neanche di quella, non sarebbero praticamente rilevabili). La seconda è molti ordini di grandezza minore della prima. Non a caso la seconda si chiama debole..
poche risposte... purtroppo. E pensare che è qualcosa che ci dovrebbe interessare moltissimo... Per la risposta aspetto il 2 di gennaio... in attesa che qualcuno abbia voglia di provare. C'è ancora tempo!
Un aiutino ino ino...
Tutti sanno che il corpo umano è fatto per circa il 70% di acqua. Beh... è anche fatto per il 99.9% di qualcos'altro che c'entra proprio con la nostra domanda
Tutta la materia è essenzialmente costituita da vuoto, quindi il 99,9% del corpo umano è fatto di vuoto.
In questo vuoto sono presenti sia la forza gravitazionale, sia quella elettromagnetica. La prima agisce sulla massa, la seconda sulla carica elettrica.
Il neutrino non ha carica quindi non interagisce elettromagneticamente con la materia. La sua massa è piccolissima ( addirittura si pensava che non ne avesse) e la sua interazione gravitazionale è debole al punto che attraversa la materia, prevalentemente fatta di vuoto.
Il fotone non possiede carica propria ma interagisce elettromagneticamente in vari modi con la materia a seconda della sua energia, quindi può essere deflesso, rimbalzando come nella figura del problema proposto.
L'energia elettromagnetica è responsabile della nostra illusione di essere in contatto con tutto ciò che tocchiamo. In realtà tra noi e gli oggetti, il pavimento, la sedia su cui siamo seduti, il bicchiere di vino che teniamo in mano, non c'è una continuità. Dove finisce il nostro dito e dove comincia la penna che impugniamo? Tra i due c'è una distanza brevissima, determinata dalla forza di repulsione tra gli elettroni dei rispettivi atomi. Allora quando sentiamo il calore di un ferro da stiro, cosa sentiamo? Penso sia solo Energia che si trasmette attraverso la radiazione elettromagnetica. Anche una martellata sulle dita ( o i diti) è una radiazione elettromagnetica, non lamentatevi, non siete stati nemmeno sfiorati dal martello.
Buon anno a tutti.