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Oltre la Fisica Classica: Evidenze Sperimentali di Meccanica Quantistica e Relatività

Oltre la Fisica Classica: Evidenze Sperimentali di Meccanica Quantistica e Relatività. Crisi della Fisica Classica: Meccanica Quantistica Relatività. Cecilia Tarantino Università degli Studi Roma Tre 9 Marzo 2005. MECCANICA. GRAVITAZIONE UNIVERSALE. Newton 1686. F  m a.

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Oltre la Fisica Classica: Evidenze Sperimentali di Meccanica Quantistica e Relatività

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  1. Oltre la Fisica Classica: Evidenze Sperimentali di Meccanica Quantistica e Relatività • Crisi della Fisica Classica: • Meccanica Quantistica • Relatività Cecilia Tarantino Università degli Studi Roma Tre 9 Marzo 2005

  2. MECCANICA GRAVITAZIONE UNIVERSALE Newton 1686 F  m a Equazione del moto ELETTRO-MAGNETISMO Maxwell 1865 Fisica Classica (<1900)

  3. Fine ‘800 – Inizio ‘900 Studio di Fenomeni su Scala Atomica: AZIONE h=6.6  10-34 J s VELOCITA’ c=3  108 m/s • Dualismo Onda-Particella • Relazione di Indeterminazione • Probabilismo • … • … • c: velocità assoluta • Dilatazione dei Tempi • Non-conservazione della Massa • … • … MECCANICA QUANTISTICA RELATIVITA’

  4. Planck 1900 h=6.6260755  10-34 J s E = h MECCANICA QUANTISTICA Proprietà Corpuscolari della Radiazione elettromagnetica SPETTRO DEL CORPO NERO

  5. Teoria: Einstein 1905 FOTONI 1/2 mv2 = h - W EFFETTO FOTOELETTRICO Scoperta: Hertz 1887 • Effetto a soglia: >S • Nelettr.  intensità dell’ onda • Eelettr.  frequenza  dell’onda

  6. Dl = l -l  0 Eg = hn = hc/l pg = Eg /c Dl = l - l = (h/mc) (1 - cosq) Compton 1922 EFFETTO COMPTON Urto fotone-elettrone in cinematica relativistica:

  7. Elettroni De Broglie 1923: Raggi X anche le “particelle” sono “onde” p=h/l l=h/p Davisson e Germer 1927 Proprietà Ondulatorie delle Particelle DIFFRAZIONE DI ELETTRONI

  8. 1926-1927: Principi Fondamentali della Meccanica Quantistica • Su scala atomica: • materia e radiazione onde-particelle • non è possibile definirne la traiettoria • relazione di indeterminazione • determinismo probabilismo

  9. SRI SRI’ RELATIVITA’ Galileo (‘600): Stesse leggi della MECCANICA in ogni SRI Einstein (1905): Stesse leggi della FISICA in ogni SRI • Trasformazioni di Galileo: • Tempo assoluto • Composizione lineare • delle velocità • Trasformazioni di Lorentz: • Tempo relativo • c: velocità assoluta • CONSEGUENZE: • Dilatazione dei tempi • Non-conservazione della massa • … • … • PROBLEMI: • Sperimentalmente “c” • in ogni SRI (Michelson-Morley) • Eq. di Maxwell non invarianti • sotto trasformazioni di Galileo

  10. Dilatazione dei Tempi Einstein: il tempo dipende dal SRI in cui si osserva il fenomeno Evidenza sperimentale: i muoni prodotti nell’alta atmosfera arrivano sulla terra Tempo proprio (nel SR dei muoni) Nel SR “terra” in cui i muoni sono inmoto Arrivano sulla terra!

  11. Conversione tra “massa” e “energia” energia a riposo energia cinetica L’energia totale si conserva La massa non si conserva Evidenza sperimentale: reazioni nucleari

  12. ‘900: Limiti della Fisica Classica Nascita della Fisica Moderna • Su scala macroscopica: • velocità << c • azione >> h La fisica classica continua a descrivere bene la realtà di tutti i giorni (che conosciamo e capiamo) Niels Bohr, 1927: “Chi non resta sbalordito dalla meccanica quantistica evidentemente non la capisce” Richard Feynman, 1967: “Nessuno capisce la meccanica quantistica”

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