Cominciamo da lontano, ossia proprio dagli inizi. Per potere parlare di momento angolare bisogna prima conoscere molto bene cosa sono le grandezze fisiche e quali sono le operazioni che possono fare. In particolare, quelle relative ai vettori. Qualcuna la conosciamo già, ma le altre sono ancora abbastanza misteriose... Come faccio spesso, l'articolo si conclude con un piccolo esercizio che vi assicurerà di aver capito i concetti principali.
Continuiamo la nostra rapida carrellata sulla formazione stellare per potere introdurre la spettroscopia, ossia il primo passo per decodificare il messaggio che ci viene inviato dalle stelle attraverso l’unico tipo di informazione possibile: la luce. Non è ancora il caso di introdurre una matematica accurata, dato che l’importante è sapere che le stelle hanno voglia di comunicare. L’Universo è rinato, finalmente, e ogni suo oggetto, naufrago in uno Spazio infinito, invia la sua bottiglia con dentro un messaggio preziosissimo. Ora tocca all’abilità dell’uomo saperlo leggere…
Iniziamo il nostro viaggio che ci porterà nel mondo delle stelle, gli oggetti più importanti dell’Universo, le fabbriche della materia e della luce. Ci accorgeremo che per studiare le creature più gigantesche avremmo bisogno di capire il microcosmo racchiuso dentro un atomo e che per capire il funzionamento delle particelle microscopiche sarà necessario vederne gli effetti sulle stelle. Un legame indistruttibile che solo la spettroscopia poteva svelare nella sua semplice e complessa struttura. La fisica classica dovrà lasciare il passo alla meccanica quantistica… Questa serie di articoli li ho provvisoriamente indicati con una S seguita da numeri crescenti, in attesa, poi, di fare una grande UNIFICAZIONE!
Un momento di pausa e di chiarezza prima di proseguire con l’atomo e sconfinare nella spettroscopia. Ho deciso di mandare avanti le cose in contemporanea, dato che ormai i legami si sono fatti troppo stretti. Una pausa in attesa di far rinascere l’Universo!
Una nuova particella, tanto attesa, è entrata nel microcosmo della materia. A ipotizzarla era stato un grande italiano, scomparso nel nulla: Ettore Majorana. Non c’è stato bisogno di acceleratori di particelle, ma solo di piombo e di ferro… Nel frattempo, gli acceleratori di particelle sono riusciti a riprodurre la prima forma di materia dopo l’inflazione, una zuppa caldissima di quark e gluoni. Non c’è male direi!
I raggi cosmici ad altissima energia (UHECR) sono le particelle più energetiche dell’Universo e la loro origine è ancora un mistero. Sono rarissimi e finora la loro rilevazione è stata oltremodo sporadica. Non ci resta che chiedere aiuto alla … Luna.
La fisica e la chimica stanno avvicinandosi sempre più e le scoperte si susseguono a ritmo incalzante. Il modello di Dalton sta per crollare sotto gli attacchi dell’elettricità. Ma la MQ è pronta a uscire allo scoperto… La spettroscopia può finalmente descriverci le stelle.
Una recente ricerca teorica non ha fatto altro che leggere un po’ meglio tra le numerose “gemme” che ancora si nascondono nella relatività di Einstein. Sembra impossibile, ma a distanza di tanti anni non si sono ancora studiate abbastanza a fondo le implicazioni della geniale teoria del nostro amico Albert. Le onde gravitazionale potrebbero essere scoperte molto più facilmente del previsto. Come? Basta cercare nel Cosmo gli strumenti musicali adatti allo scopo!
Un insieme di articoli dedicati alla Meccanica Quantistica spiegata in modo semplice, con particolare risalto all'esperimento della doppia fenditura di Richard Feynman, uno dei capolavori della fisica.
Mentre rimettevo in ordine l’articolo sull’introduzione alla MQ, ho pensato di inserirvi anche il celebre gatto di Schrodinger, spesso male interpretato. Nel frattempo, da cosa nasce cosa e, per farvi passare il tempo, ecco una doppia domanda molto semplice per i più preparati. Ovviamente, la risposta ci serve per riflettere sempre meglio sulla MQ. Per rispondere bastano solo due formulette veramente banali e conosciute da tutti (o quasi)… Una è stata richiamata da poco e l’altra è la definizione di lunghezza d’onda in funzione della costante di Planck…
Concludiamo l’esperienza della “doppia” riflessione e poi cerchiamo di tirare qualche somma generale. Continuare con le applicazioni della QED a tutto il mondo del microcosmo e a tutte le “particelle” che lo popolano diventerebbe troppo complicato. Possiamo fermarci. Lasciamo la scrittura di frasi compiute e la “letteratura” agli specialisti. A noi basta avere imparato l’alfabeto e aver saputo scrivere qualche parola. Faremo ancora qualche esempio per dimostrare come la QED sia riuscita ad aver ragione di situazioni che sembravano senza speranza… Torneremo, infine, nel nostro mondo, sapendo, però, che certe suggestioni non le dimenticheremo più.
Per secoli e secoli la struttura della materia e le azioni svolte dagli atomi sono dominio assoluto dell’alchimia, l’antenata pseudo-scientifica della chimica. Solo a cavallo tra il 1700 e il 1800 l’atomo fa nuovamente la sua comparsa attraverso la sperimentazione e la ricerca scientifica. Dalton formula una splendida teoria atomica, anche se lo considera ancora come una piccolissima sfera piena di materia.
Questo articolo è abbastanza “duro”, soprattutto perché mette di fronte alla confusione più classica: un diagramma spazio-temporale che assomiglia a un diagramma puramente spaziale. Bisogna riuscire a estraniarsi e vedere con gli occhi di Alice. D’altra parte, però, ci svela i misteri del cronometro e di certi numeri dati come atti di fede. Infine, fa capire come sia “relativamente” facile descrivere fenomeni apparentemente molto diversi con tre sole lettere e una stessa parola.
Tutti sanno benissimo che le cariche positive vengono attratte dalle cariche negative e viceversa. La domanda è allora veramente semplice: “Perché questo non capita nell’atomo?”. Una domanda che è perfettamente collegata ai modelli atomici più moderni. Domanda soprattutto per coloro che seguono il blog da parecchio tempo… Sì, lo so, sono cattivo, ma ho molta fiducia in voi…e poi si fa per scherzare imparando e/o per imparare scherzando.
Iniziamo il nostro viaggio storico-scientifico verso l’infinitamente piccolo, partendo dai grandi pensatori greci. Un viaggio che, come la struttura dell’Universo, subisce una pausa lunghissima e viene ripreso solo in tempi ormai moderni e maturi per la sperimentazione scientifica. Un inizio, però, ben lontano da ciò che una valutazione troppo frettolosa potrebbe definire ingenua e addirittura ”ridicola”. Anzi, proprio la meccanica quantistica odierna sembra dare alle teorie più antiche un valore scientifico assoluto.
Dopo aver descritto le tre lettere dell’alfabeto del mondo di Alice (uno spazio-tempo, ricordate sempre molto bene) e le loro ampiezze di probabilità (espressioni matematiche troppo difficili per esprimerle compiutamente) è giunta l’ora di scrivere la prima parola, ossia il primo diagramma di Feynman.