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Ithaca: Viaggio nella Scienza

Bosoni, Fermioni e ...

L. Martina

Published Mar 4, 2014• 0 citations
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Abstract

La nozione di spin `e basilare per comprendere il mondo che ci circonda. Essa emerge in maniera naturale dalle proprietà di simmetria che modellano le teorie fisiche. Tuttavia una certa classe di fenomeni sembra aggirare le loro costrizioni. Solo un'attenta analisi delle condizioni geometriche e della loro realizzazione fisica spiega come cambiare le regole del gioco.

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La meccanica quantistica è una delle più grandi conquiste intellettuali del xx secolo. Le sue leggiregolano il mondo atomico e subatomico e si riverberano su una miriade di fenomeni del mondomacroscopico, dalla formazione dei cristalli alla superconduttività, dalle proprietà dei fluidi a bassatemperatura agli spettri di emissione di una candela che brucia o di una supernova che esplode, daimeccanismi di combustione della fornace solare ai principi di base delle nanotecnologie. Non c’èquasi nulla nel mondo che ci circonda su cui non soffi l’alito delle leggi quantistiche. Tuttavia, per come è usualmente presentata nei libri di testo, la meccanica quantistica è sostanzialmenteun’insieme di regole per calcolare le distribuzioni di probabilità dei risultati di qualunqueesperimento (nel dominio di validità della meccanica quantistica). In quanto tale, non ci forniscedirettamente una descrizione della realtà. Una descrizione della realtà, cioè un’ ontologia, dovrebbedirci che cosa c’è nel mondo e come si comporta, quali sono i processi che si realizzano a livellomicroscopico e, di conseguenza, fornirci una spiegazione del formalismo quantistico.

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Il contributo di Max Planck alla nascita della fisica moderna comportò la confutazione del principio classico di continuità nei processi fisici. Esso suggeriva infatti un carattere discontinuo degli scambi di energia tra sistemi, come espresso dalla costante universale h introdotta tra il 1899 e il 1900 dallo stesso Planck ed in seguito da lui denominata “quanto d’azione”. Tuttavia Planck, “rivoluzionario riluttante”, non mirava a rovesciare una ben consolidata visione generale del mondo fisico: mirava piuttosto a spiegare l’andamento generale della radiazione di corpo nero. Questa era in effetti in evidenza allo scopo di comprendere i processi di radiazione in generale. Il significato dell’opera di Planck può quindi essere compreso solo se la si colloca a metà strada tra opportunità ancora aperte della fisica classica nelle sue espressioni più avanzate (come la meccanica statistica di L. Boltzmann) e la nuova fisica teorica di A. Einstein, esemplificata dalle sue teorie della relatività e dei quanti di luce. Tuttavia anche il punto di vista di Einstein deve essere distinto ulteriormente dall’evoluzione successiva della fisica moderna durante gli anni ‘20 nell’interpretazione ortodossa della Meccanica Quantistica. Un’interpretazione, quest’ultima, che ancor più Planck ebbe cura di non accettare, insistendo a tentare di dare una spiegazione classica e deterministica dei processi quantistici.

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