Il dualismo onda - particella

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Il dualismo onda - particella

Alcuni fenomeni luminosi potevano essere interpretati solo considerando la luce come una forma di energia che si propaga per onde, mentre altri fenomeni potevano essere spiegati solo immaginando la luce come uno sciame di corpuscoli in movimento. D'altra parte abbiamo anche visto che gli elettroni, che erano stati sempre considerati particelle materiali, presentavano, in determinate circostanze, proprietà ondulatorie.
Si faceva quindi strada l'idea che tutti i fenomeni, sia quelli di natura energetica, come la luce, sia quelli di natura materiale, come gli elettroni e i protoni, potevano mostrare sia le caratteristiche tipiche delle particelle, sia quelle delle onde. Che cosa erano, in realtà, queste strane entità?
Nella fisica classica, onde e particelle esibiscono proprietà sostanzialmente diverse. Una particella, come è facile verificare nell'esperienza quotidiana, è un oggetto solido, tangibile, ben localizzato in un punto e che scambia energia bruscamente, per pacchetti. Un'onda invece è una cosa completamente diversa: essa non ha massa, è intangibile, e la sua energia non è concentrata in un punto, ma diffusa lungo tutta l'onda.
Nella fisica classica quindi, i concetti di onda e di particella, si escludono a vicenda: se una cosa è una particella, non è un'onda, e se è un'onda, non è una particella. Come è possibile allora che i fatti sperimentali mostrino che una particella, seppure di piccole dimensioni come è ad esempio un elettrone, possa presentare anche il comportamento tipico delle onde?
Indipendentemente da ciò che elettroni, fotoni o protoni sono in realtà, poiché esistono fatti sperimentali che ci fanno apparire questi "oggetti", a volte come fossero particelle e a volta come fossero onde, ci sembra di poter affermare che i concetti di onda e di particella, visti in senso classico, non sono idonei a descrivere in maniera soddisfacente i fenomeni tipici dell'infinitamente piccolo.
Che cosa è allora in realtà un elettrone? La risposta potrebbe essere la seguente: l'elettrone è un'entità estremamente piccola che non siamo in grado di osservare direttamente, pertanto di esso possiamo affermare solo che, quando interagisce con uno strumento rilevatore di un certo tipo, appare come un'onda e quando interagisce con uno strumento rilevatore di altro tipo, appare come una particella. Quindi l'elettrone (ma anche il protone, il fotone ed altre entità di piccole dimensioni), appare onda o particella a seconda del modo in cui viene condotto l'esperimento atto a metterlo in evidenza.
Dobbiamo quindi concludere che l'elettrone è un oggetto strano che si comporta in modo contraddittorio quando si tenta di interpretarlo secondo gli schemi classici, cioè facendo uso di quelle leggi che normalmente si applicano alle strutture di grandi dimensioni. Secondo EINSTEIN e DE BROGLIE le particelle sono onde e corpuscoli insieme. Un elettrone, ad esempio, è un corpuscolo materiale dotato di attributi fisici ben definiti (massa, energia, impulso, ecc.) che viaggia nello spazio associato ad un'onda che lo guida nel suo movimento. Una deformazione dell'onda dovuta ad una causa qualsiasi fa si che un'azione venga esercitata sull'elettrone, la cui traiettoria devierà. Secondo BOHR, ogni particella (inosservata) "vive" in uno stato sovrapposto, "vive" come un miscuglio indistinto di onda e corpuscolo. Nel momento in cui si sottopone (si decide di sottoporre) ad esperimento detto miscuglio esso si manifesterà o come onda o come corpuscolo -MAI COME ONDA E CORPUSCOLO INSIEME. Questa affermazione del 1927 va sotto il nome di "principio di complementarità".

Quindi, già il semplice fatto che l'elettrone appaia a volte come un'onda e a volte come un corpuscolo sta a significare che esso è qualche cosa di speciale che non può essere descritto con le leggi della meccanica classica. Queste leggi descrivono infatti con la massima precisione il comportamento ad esempio di un'onda del mare o quello di una palla da tennis in movimento. Per descrivere le proprietà di elettroni, protoni e fotoni devono esistere leggi speciali che non sono le stesse che descrivono il mondo macroscopico.
Queste leggi in realtà sono state scoperte e risiedono all'interno di una nuova teoria, detta "meccanica quantistica". Per la Meccanica Quantistica la materia allo stato "naturale" presenta sempre caratteristiche di sovrapposizione : caratteristiche di sovrapposizione che scompaiono al momento della misura, dell'osservazione ... Essa è in grado, come vedremo, di conciliare l'aspetto ondulatorio e quello particellare delle entità di piccole dimensioni e quindi di rappresentare finalmente in modo coerente i fenomeni riguardanti il mondo microscopico degli atomi. Si tratta, tuttavia, di una teoria prettamente matematica che non è in grado di produrre modelli concreti.

Fonte: http://www.ianua.com/patrizia/scuola/file/2H/atomo3corretto.doc

Sito da visitare: http://www.ianua.com/patrizia/scuola/

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