Il principio di indeterminazione

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Il principio di indeterminazione

Il principio di indeterminazione è un principio fisico che impone delle regole e dei limiti nei processi di misurazione di grandezze di piccole dimensioni, e fu enunciato, nel 1927, dal fisico tedesco Werner Heisenberg.
Prima di chiarire il contenuto di questo principio è indispensabile una premessa di carattere generale: "La scienza si occupa esclusivamente di quei fenomeni sui quali è possibile effettuare delle misurazioni; ciò che non è misurabile esula dal campo dell'indagine scientifica". Questo è un concetto di fondamentale rilevanza nell'ambito della ricerca scientifica ed era stato introdotto già da Einstein nella sua teoria della relatività.
Se si volesse determinare simultaneamente con la massima precisione la posizione di un elettrone e la sua velocità, ciò risulterebbe impossibile in quanto, la misura accurata di una grandezza porterebbe ad una valutazione imprecisa dell'altra; anzi, l'aumento dell'accuratezza di una delle due misure, renderebbe sempre più imprecisa l'altra. Cerchiamo di chiarire meglio questo concetto.
Immaginiamo di voler localizzare nello spazio un elettrone. Per farlo, sarebbe indispensabile quanto meno illuminarlo, altrimenti non lo si vedrebbe, e di esso non si potrebbe dire niente. Per illuminare un elettrone è necessario, però, lanciargli contro almeno un fotone. Ora, il fotone è anch'esso un'entità fisica delle dimensioni più o meno dell'elettrone, e quando va ad interagire con questo, lo sposta dalla sua posizione.
Nel momento in cui il fotone urta l'elettrone, lo sposta dalla sua posizione perché gli trasferisce una parte della sua quantità di moto (proprio come quando due biglie più o meno della stessa grandezza si scontrano), modificando velocità e direzione del suo movimento. Per evitare che il fotone sposti l'elettrone nel momento in cui lo urta, si potrebbe utilizzare un fotone con piccola energia, ossia con piccolo valore della quantità di moto. Un tale fotone, però, avrebbe un'onda associata molto lunga (la lunghezza dell'onda associata alla particella è infatti, come si ricorderà, inversamente proporzionale alla sua quantità di moto); ma un'onda molto lunga passerebbe sull'elettrone senza rilevarne la presenza, come fa un'onda del mare molto lunga quando incontra un piccolo galleggiante: "non se ne accorge nemmeno".
Ci si trova quindi di fronte ad una situazione senza soluzione: volendo determinare con la massima precisione la posizione di una particella in movimento non è poi più possibile conoscere, nello stesso momento, e con la stessa precisione, la sua quantità di moto, e quindi non è possibile sapere in che direzione la particella si sposterà. D'altra parte, pretendere di conoscere con esattezza la quantità di moto di una particella per poter sapere dove andrà, impedisce di conoscere, con altrettanta precisione, la posizione che la particella occupa nello spazio, in quel preciso istante.
Quello che abbiamo esposto rappresenta il contenuto del principio di indeterminazione di Heisenberg
Il principio di indeterminazione sarebbe valido, in teoria, per qualsiasi oggetto materiale, ma in pratica ha conseguenze importanti solo se applicato a particelle di dimensioni atomiche o subatomiche Ora è chiaro il motivo per il quale non è possibile, nemmeno in linea di principio, verificare sperimentalmente il percorso seguito dall'elettrone in movimento intorno al nucleo: esiste un ostacolo, in natura, che ce lo impedisce.

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

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

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