Quali sono le ultime scoperte nel campo della fisica quantistica ed alle subparticelle che compongono l'atomo?

Answer 1

I - Stati quantistici e misurazione fisica.

In fisica classica non vi sono limitazioni di principio alla misurazione delle caratteristiche di un sistema fisico: per esempio ad ogni istante possiamo misurare la posizione di un certo oggetto in movimento, la sua velocità, la sua energia, eccetera. È vero che esistono delle limitazioni "tecniche" o "operative", dovute alla limitata precisione degli strumenti di misura che impieghiamo, ma nulla ci impedisce di costruire strumenti più precisi e sofisticati.

Per esempio, per misurare la velocità di un'automobile su una strada e rivelare eventuali eccessi di velocità, la Polizia Stradale adopera dei dispositivi elettronici. Un dispositivo di questo tipo è capace di misurare con buona precisione la velocità dell'auto nell'istante in cui la macchina transita davanti all'apparecchiatura. Non vi è nulla che ci impedisce di rendere ancora più precisa tale misurazione, impiegando dispositivi migliori.

Occorre sottolineare che tale dispositivo effettua anche una misura di posizione (perché ovviamente rivela che in quell'istante l'automobile si trovava in quel punto). Con semplici calcoli, è possibile stimare la posizione dell'automobile pochi istanti prima e pochi istanti dopo il transito davanti al dispositivo (poiché in quei pochissimi secondi, per inerzia, la velocità dell'automobile rimarrà approssimativamente la stessa). Vi sarà una certa "approssimazione" o "errore" in questa stima, poiché la velocità in quei pochi secondi potrà variare leggermente, però si tratterà di un errore piuttosto piccolo.

Non è così nella meccanica quantistica: gli oggetti "quantistici" (atomi, elettroni, quanti di luce, ecc.) si trovano in certi "stati" indefiniti, descritti da certe entità matematiche (come la "funzione d'onda" di Schrödinger).

Soltanto all'atto della misurazione fisica si può ottenere un valore reale; ma finché la misura non viene effettuata, l'oggetto quantistico rimane in uno stato che è "oggettivamente indefinito", sebbene sia matematicamente definito: esso descrive solo una "potenzialità" dell'oggetto o del sistema fisico in esame, ovvero contiene l'informazione relativa ad una "rosa" di valori possibili, ciascuno con la sua probabilità di divenire reale ed oggettivo all'atto della misura.

Per fare un paragone con l'automobile di prima, quando essa viene rivelata dal nostro dispositivo possiamo dire che l'auto si trova veramente in quel punto (misura di posizione). Ma in meccanica quantistica vi sarebbero delle forti limitazioni alle misure che possiamo effettuare: per esempio non potremmo conoscere precisamente la velocità dell'oggetto in quell'istante (per il principio di indeterminazione di Heisenberg). Inoltre, non potremmo prevedere la posizione dell'auto dopo due secondi: potremmo solo dare una stima molto approssimativa, ovvero potremmo solo prevedere l'evoluzione della sua "funzione d'onda". La funzione d'onda però ci darà solo una vasta "rosa" di posizioni possibili per l'automobile, e per sapere con certezza dove l'automobile si troverà realmente, dovremo effettuare una nuova misura.

La "rosa" di possibilità talvolta può dare risultati sorprendenti o incredibili. È il caso del cosiddetto effetto tunnel, che è uno dei tanti fenomeni quantistici "stravaganti". Esso è impiegato anche nelle tecnologie dei semiconduttori ed è responsabile anche della emissione di particelle da parte dei materiali radioattivi. L'effetto tunnel permette alle particelle quantistiche di avere una probabilità di trovarsi fuori dai confini imposti dalla fisica classica.

Answer 2

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Answer 3

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