A B C della Quantistica

[Andrea_ws]

E' un esempio che faccio per semplificare la visione di una cosa che non vedremo mai!
Io sapevo questo:
"Gli atomi di tutti gli elementi sono formati da tre tipi di particelle elementari:
elettrone, protone e neutrone. Le tre particelle elementari si trovano nel
nucleo (protone e neutrone) e nella cosiddetta nube elettronica (elettrone) che
si trova intorno al nucleo.
L’elettrone, simbolo e-, è provvisto di carica negativa e ruota attorno al nucleo
nella nube elettronica. Ha una massa trascurabile in quanto molto piccola.
Il protone si trova nel nucleo ed è provvisto di carica positiva; a mitigare la
repulsione tra particelle di uguale carica all’interno del nucleo si trova il
neutrone. La massa di questi due tipi di particelle non è trascurabile.
In un atomo il numero dei protoni è uguale al numero degli elettroni, questo fa
si che ci sia neutralità rispetto alle cariche; tale numero si indica con Z."

Tutto ciò è corretto. Ora un atomo di antimateria ha la stessa identica descrizione, solo che dove trovi scritto "elettrone" devi sostituire "positrone", e il positrone non è un protone, ma una particella "identica" all'elettrone ma con carica positiva. Dove trovi scritto "protone" devi sostituire "antiprotone", una particella "identica" ma con carica negativa. Dove trovi scritto "neutrone" devi sostituire "antineutrone", particella identica, sempre neutra, solo con momento magnetico invertito (perchè l'antiprotone è formato da 3 antiquark ognuno con carica opposta rispetto al quark del neutrone).
Quindi un antiatomo è identico all'atomo originale, solo che avrà un nucleo carico negativamente di carica -Z, tenuto insieme dalla presenza degli antineutroni, e una nuvola positronica (di carica +Z se l'atomo è neutro) intorno.
Il paragone che fai con il sistema solare, per quanto possa sembrare esatto a un profano, è sbagliato perchè stai cambiando le cariche totali delle forze in gioco, cioè la massa (mettendo tanti soli intorno al pianeta hai più massa che mettendo tanti pianeti intorno al sole) e quindi cambi l'energia; l'antiatomo invece ha le stesse cariche totali dell'atomo originale, e quindi la stessa energia.

Fuorviante per te è forse il concetto di annichilimento, quando una particella e un'antiparticella si incontrano e si elidono liberando una enorme quantità di energia. Ma in quel caso devi considerare che le particelle si elidono, quindi nel processo viene liberata l'energia corrispondente alla massa a riposo delle particelle (ricorda m*c^2 = E)

[fortran77]

Ho visto che avete parlato tanto di caos e mi dispiace non aver partecipato perché sarebbe proprio il mio argomento... purtroppo ero un po' incasinato e non ho frequentato il forum per qualche tempo.

Se avete domande residue contate anche su di me.

[derma]

Ho visto che avete parlato tanto di caos e mi dispiace non aver partecipato perché sarebbe proprio il mio argomento... purtroppo ero un po' incasinato e non ho frequentato il forum per qualche tempo.

...

Incaosinato !

[Wilson]

Ho visto che avete parlato tanto di caos e mi dispiace non aver partecipato perché sarebbe proprio il mio argomento... purtroppo ero un po' incasinato e non ho frequentato il forum per qualche tempo.

Se avete domande residue contate anche su di me.

Beh, se hai voglia, puoi correggere eventuali imprecisioni (io di caos so solo quello che ho letto qui...)

[TUX5+0]

Ho visto che avete parlato tanto di caos e mi dispiace non aver partecipato perché sarebbe proprio il mio argomento... purtroppo ero un po' incasinato e non ho frequentato il forum per qualche tempo.

Se avete domande residue contate anche su di me.

C'è anche qui una teoria del "gatto"?

[idgold]

Anche se il 3d è sulla meccanica quantistica, visto il nutrito numero di fisici che partecipa pongo una questione di fisica classica:

se la bilancia a piatti è un misuratore di massa, cosa segna se ci sale Alonso?

[Wilson]

Anche se il 3d è sulla meccanica quantistica, visto il nutrito numero di fisici che partecipa pongo una questione di fisica classica:

se la bilancia a piatti è un misuratore di massa, cosa segna se ci sale Alonso?

Credo una risposta corretta sia "i punti", ma anche "molti goal" sarebbe vera.

( unione del fatto che il falso implica qualsiasi cosa e che la bilancia misura il peso e non la massa, e pure del mio senso dell'umorismo un po' sciroccato; spero di non aver fatto confusione)

[idgold]

Non è il tuo senso dell'umorismo che ha problemi, semmai è il mio, vista la scemenza che ho partorito.

Per quanto riguarda la bilancia ti sbagli, la bilancia (avevo anche specificato a piatti per essere più chiaro) misura la massa, il peso che è una forza (massa x acc. di gravità) si misura col dinamometro e quella che tutti abbiamo in casa per pesarci in effetti è un dinamometro (la misura viene dalla deformazione di una molla) anche se impropriamente la chiamiamo bilancia.

[derma]

Non è il tuo senso dell'umorismo che ha problemi, semmai è il mio, vista la scemenza che ho partorito.

Per quanto riguarda la bilancia ti sbagli, la bilancia (avevo anche specificato a piatti per essere più chiaro) misura la massa, il peso che è una forza (massa x acc. di gravità) si misura col dinamometro e quella che tutti abbiamo in casa per pesarci in effetti è un dinamometro (la misura viene dalla deformazione di una molla) anche se impropriamente la chiamiamo bilancia.

Una bilancia non necessariamente è un "dinamometro"... due piatti uniti/collegati da un braccio nel centro del quale un "appoggio" serve per pesare la gravità della massa di un oggetto in un "sistema" controbilanciando l'oggetto di cui si vuole conoscere il "peso" ponendo nell'altro piatto un oggetto di "riferimento", ovvero un oggetto il cui peso è conosciuto.


P.S.: Non capii se la "battuta" era nel post in cui volevi pesare un pilota di F1 oppure in questo che sto "quotando" in cui "astrologasti".

[fortran77]

Ecco appunto una cosa volevo aggiungere: il concetto di osservatore.
Purtroppo i fisici hanno poca fantasia e usano la prima parola che trovano per ogni nuovo concetto, indipendentemente che nel senso comune abbia già altri significati. Io avrei chiamato questa cosa "tarapia tapioca" o "vibratore" (tanto si parla di onde no?), che avrebbe avuto come conseguenza meno discussioni inutili e più donne arrapate ai corsi di fisica.

Detto questo non è tanto l'osservare che è fa collassare la funzione d'onda (e quindi effettua la "misura", anche qui con fraintendimenti), quanto piuttosto l'interazione. Quando qualcosa, qualunque cosa, interagisce con qualcos'altro c'è un interazione, e lo stato di quest'ultima, sovrapposizione di molteplici stati, collassa in un unico stato che è il risultato dell'interazione. Quindi anche le particelle elementari sono "osservatori" nel momento in cui "misurano", interagendo, lo stato di un'altra particella.

Questo nasce dal fatto che "misura" in fisica ha un significato molto ampio, ed abbraccia ogni tipo di interazione il cui risultato è discriminante (ovvero a livello base anche il fatto che si possa riconoscere che c'è stata un'interazione è una sorta di misura).

Quindi da qui volendo ci si allaccia alla decoerenza e al gatto. Il gatto è già di per se un osservatore, e pure la somma di innumerevoli osservatori che sono i suoi componenti fondamentali. Il gatto, come oggetto macroscopico, è solo vivo o morto. Una particella di gatto invece potrebbe vivere nella sovrapposizione di stati viva/morta... attenzione non una cellula (macroscopica), ma semmai un elettrone di gatto, e solo per poco. Tutti gli elettroni del gatto non possono vivere in una sovrapposizione di stati perché interagiscono fra loro, e quindi collassano di continuo.
In sostanza l'esperimento mentale di Schroedinger è appunto "concettuale", e non riguarda davvero un gatto...

Non so se tutto questo era stato detto chiaramente (e nemmeno se ci sono riuscito io), ma per precauzione lo ripeto.

P.S. per quanto riguarda il caos magari nel finesettimana mi rileggo le ultime tre o quattro pagine e do il mio contributo... magari perché leggersi quattro pagine in fila piene di discussioni di fisica e soprattuto farci attenzione non è una cosa che si fa in due minuti

[idgold]

Non è il tuo senso dell'umorismo che ha problemi, semmai è il mio, vista la scemenza che ho partorito.

Per quanto riguarda la bilancia ti sbagli, la bilancia (avevo anche specificato a piatti per essere più chiaro) misura la massa, il peso che è una forza (massa x acc. di gravità) si misura col dinamometro e quella che tutti abbiamo in casa per pesarci in effetti è un dinamometro (la misura viene dalla deformazione di una molla) anche se impropriamente la chiamiamo bilancia.

Una bilancia non necessariamente è un "dinamometro"... due piatti uniti/collegati da un braccio nel centro del quale un "appoggio" serve per pesare la gravità della massa di un oggetto in un "sistema" controbilanciando l'oggetto di cui si vuole conoscere il "peso" ponendo nell'altro piatto un oggetto di "riferimento", ovvero un oggetto il cui peso è conosciuto.

Infatti una bilancia non è un dinamometro, la bilancia misura la massa, il dinamometro misura la forza che nel nostro caso è la forza peso (prodotto della massa per l'accelerazione di gravità). Se vado sulla Luna, dove la gravità è circa un quarto (se non sbaglio...) di quella terrrestre, io che peso 80kg se mi misuro con la comune bilancia casalinga (che, ripeto, in realtà è un dinamometro, cioè ha un ago collegato alla deformazione di una molla) troverò un peso di circa 20kg mentre se mi misuro con la bilancia questa sarà in equilibrio quando sull'altro piatto ci sono pesi per una massa complessiva di 80kg, esattamente come sulla Terra. Probabilmente al confusione nasce anche dal fatto che si usano (impropriamente) i kg come misura sia della massa che del peso, in realtà il peso deriva dalla massa in presenza di gravità, la massa invece è una caratteristica intrinseca dei corpi (e sembra sia originata dal campo di Higgs, così siamo tornati alla m.quantistica e non siamo più ot )

Non capii se la "battuta" era nel post in cui volevi pesare un pilota di F1 oppure in questo che sto "quotando" in cui "astrologasti".

La battuta era nel doppio senso di "massa" inteso come proprietà dei corpi e come pilota di F1, ma evidentemente non era un granchè di battuta visto che nessuno l'ha capita.

[Wilson]

Tranquillo, il misuratore di Massa l'avevo capito (e ci ho pure riso su)

ps: In effetti il termine "osservatore" è una pessima idea per quel concetto, nel senso che il termine era usato con un significato diverso proprio in fisica.

[TUX5+0]

Io chiedevo più informazioni sulla teoria del gatto di Arnold.....

[fortran77]

Io chiedevo più informazioni sulla teoria del gatto di Arnold.....

Cioè sulla "cat map" di Arnold? Che vuoi sapere?
Esistono decine di esempi di semplici mappe che generano caos, tuttavia sembra che ai fisici piaccia deformare dei gatti...

La mappa del gatto è carina perché
1) Conserva l'area, in modo simile al teorema di Liouville per i sistemi hamiltoniani.
2) E' ergodica, quindi ha delle buone proprietà per lo studio statistico alla "Boltzmann" (puoi definire quantità statistiche come equilibrio e entropia).
3) Ha ottime proprietà di mixing, buone per studiare l'insorgenza del caos.
4) E' semplice, tanto che volendo si risolve a mano.
5) E' ricorsiva (quantomeno nella sua versione discreta), ovvero dopo un certo numero di iterazioni riproduce lo stato iniziale (Arnold aveva usato l'immagine di un gatto, di qui il nome).
6) E' caotica, perché ha una varietà stabile e una instabile con un esponente di Lyapunov positivo.
Se vuoi il suo funzionamento a forti parallismi con il meccanismo di "stretching and folding":
http://sprott.physics.wisc.edu/stretch.htm

Detto questo è un giochino matematico, non ha nessun signigicato fisico.

P.S. Riguardo alla discussione di prima sull'antimateria, a seconda delle interpretazioni il positrone può essere visto come un elettrone che viaggia a ritroso nel tempo... in realtà tutte le interpretazioni sono spesso molto illuminanti ma terribilmente delicate se non si sta attenti a definire cosa si intende quando si parla di tempo, stati quantici, coordinate etc... Senza prima un infarinatura di teoria dei campi e senza nemmeno aver mai visto l'equazione di Dirac si fa molto male a spiegare queste cose fuori dai confini della metafora.

[TUX5+0]

Io chiedevo più informazioni sulla teoria del gatto di Arnold.....

Cioè sulla "cat map" di Arnold? Che vuoi sapere?
Esistono decine di esempi di semplici mappe che generano caos, tuttavia sembra che ai fisici piaccia deformare dei gatti...

La mappa del gatto è carina perché
1) Conserva l'area, in modo simile al teorema di Liouville per i sistemi hamiltoniani.
2) E' ergodica, quindi ha delle buone proprietà per lo studio statistico alla "Boltzmann" (puoi definire quantità statistiche come equilibrio e entropia).
3) Ha ottime proprietà di mixing, buone per studiare l'insorgenza del caos.
4) E' semplice, tanto che volendo si risolve a mano.
5) E' ricorsiva (quantomeno nella sua versione discreta), ovvero dopo un certo numero di iterazioni riproduce lo stato iniziale (Arnold aveva usato l'immagine di un gatto, di qui il nome).
6) E' caotica, perché ha una varietà stabile e una instabile con un esponente di Lyapunov positivo.
Se vuoi il suo funzionamento a forti parallismi con il meccanismo di "stretching and folding":
http://sprott.physics.wisc.edu/stretch.htm

Detto questo è un giochino matematico, non ha nessun signigicato fisico.

P.S. Riguardo alla discussione di prima sull'antimateria, a seconda delle interpretazioni il positrone può essere visto come un elettrone che viaggia a ritroso nel tempo... in realtà tutte le interpretazioni sono spesso molto illuminanti ma terribilmente delicate se non si sta attenti a definire cosa si intende quando si parla di tempo, stati quantici, coordinate etc... Senza prima un infarinatura di teoria dei campi e senza nemmeno aver mai visto l'equazione di Dirac si fa molto male a spiegare queste cose fuori dai confini della metafora.

[Zaldo]

Ho visto che avete parlato tanto di caos e mi dispiace non aver partecipato perché sarebbe proprio il mio argomento... purtroppo ero un po' incasinato e non ho frequentato il forum per qualche tempo.

Sai come è. chi tardi arriva.... no dai scherzo

Adesso prendiamo il sistema solare, uniformiamo i pianeti per massa e densità alla terra e riconfiguriamo le orbite che avranno la stessa distanza dal sole. A questo punto immaginiamo al posto del sole un pianeta, ed al posto dei pianeti 8 stelle.
Questa è la struttura dell'antimateria.

Ti confondi. In un sistema (solare) atomico normale le particelle più massive sono al centro (p+ e n0). In un sistema (solare) atomico di antiparticelle le particelle più massive sono ancora al centro (anti-p- e anti-n0). Le antiparticelle hanno la stessa massa delle "normodotate". Nel sistema normale la massa maggiore sta al centro ed ha segno +. Nel sistema anti la massa sta ancora nel centro ma ha segno -. Per fortuna la fisica è invariante per scambio di segno di carica, quindi se in un momento tutte le cariche positive diventassero negative e viceversa non te ne accorgeresti nemmeno. Alla fine se ci pensi il segno + e - è solo un label, di fatto potevano chiamarle chip e chop. Hanno deciso di chiamare la "cosa" dell'elettricità CARICA e quella della quantistica SAPORE, ma non c'entra niente con la cucina. Non è che un quark up sa di zucchero e un quark charm di umami.
Di fatto nel dare i nomi alle cose i fisici fanno schifo.

P.S. Riguardo alla discussione di prima sull'antimateria, a seconda delle interpretazioni il positrone può essere visto come un elettrone che viaggia a ritroso nel tempo... in realtà tutte le interpretazioni sono spesso molto illuminanti ma terribilmente delicate se non si sta attenti a definire cosa si intende quando si parla di tempo, stati quantici, coordinate etc... Senza prima un infarinatura di teoria dei campi e senza nemmeno aver mai visto l'equazione di Dirac si fa molto male a spiegare queste cose fuori dai confini della metafora.

Come non quotare. Basta pensare alle speculazioni da Voyager sulla relatività, viaggi nel tempo, quarta dimensione (quanta gente esiste ancora che prova a immaginarsela...).

Infatti una bilancia non è un dinamometro, la bilancia misura la massa, il dinamometro misura la forza che nel nostro caso è la forza peso (prodotto della massa per l'accelerazione di gravità). Se vado sulla Luna, dove la gravità è circa un quarto (se non sbaglio...) di quella terrrestre, io che peso 80kg se mi misuro con la comune bilancia casalinga (che, ripeto, in realtà è un dinamometro, cioè ha un ago collegato alla deformazione di una molla) troverò un peso di circa 20kg mentre se mi misuro con la bilancia questa sarà in equilibrio quando sull'altro piatto ci sono pesi per una massa complessiva di 80kg, esattamente come sulla Terra. Probabilmente al confusione nasce anche dal fatto che si usano (impropriamente) i kg come misura sia della massa che del peso, in realtà il peso deriva dalla massa in presenza di gravità, la massa invece è una caratteristica intrinseca dei corpi (e sembra sia originata dal campo di Higgs, così siamo tornati alla m.quantistica e non siamo più ot )

Giusto, la bilancia misura la massa ma non il peso. Però la gravità è fondamentale. Se provassi ad usare una bilancia in assenza di gravità non misurerei un bel niente: i piatti starebbero fermi qualsiasi "pesetto" (ehm "massetto") usassi. In questo caso dovrei usare una bilancia inerziale (cioè dare uno strattone alla bilancia e misurare le accelerazioni dei corpi), però sottointendo che so già dell'equivalenza della massa INERZIALE con quella GRAVITAZIONALE, equivalenza comprovata ma non affatto ovvia.

[Wilson]

Ho chiesto al prof di Fisica2: " ma l'aumento di massa osservata previsto dalla relatività si riferisce alla massa inerziale, a quella gravitazionale o a entrambe" e mi ha risposto "no no,l'aumento è reale"

[vaeVictis]

Relativamente alla bilancia, le bilance che si usano sulla terra sono tarate con il campo gravitazionale terrestre, quindi in un certo senso funzionano solo sulla terra. Se io usassi la stessa bilancia per pesarmi sulla luna, otterrei un peso falzato non solo dalla differente gravità, ma anche dalla differente taratura del dinamometro (un kilo sulla terra "allunga la molla" di più di un kilo sulla luna).

@Wilson
In che senso?
Spiega meglio cosa ti cruccia.
L'aumento è reale nel senso che se io vedo, dal mio sistema, un melone in un sistema di riferimento inerziale che si muove rispetto a me di velocità V, questo avrà una massa differente da quella che osserverei se pesassi tale melone con una bilancia solidale al suo sistema di riferimento.
Si ha la massa a riposto. E la massa di un oggetto in moto, che è diversa non per l'oggetto in moto (che si vede con la stessa massa) ma per gli osservatori non solidali con tale sistema di riferimento inerziale.


@Zaldo
Invero, l'equivalenza tra massa inerziale e gravitazionale è ancora indagata. Ci sono esperimenti volti a vedere differenze non so su che millemiliardesimodimiliardo di cifra significativa. Ad un mio amico avevano anche proposto un fantastico dottorato in merito... chissà che palle belle esperimentazioni che avrebbe fatto...

[Wilson]

@ vaeVictis: il fatto è che con le formule (lorentz ?) si arriva a prevedere l'aumento di una delle due masse (non ricordo quale, sono passati troppi anni), ma che siano sempre uguali (almeno fino a quel punto negli studi) è assodato solo in fisica classica: che questa proprietà sia ancora vera a velocità "relativistiche" non è per nulla scontato (per quello chiedevo: non sapevo se l'osservatore della tua ipotesi avrebbe avuto lo stesso risultato con la bilancia a piatti e con lo strattone sul dinamometro).
Io poi ho preso la risposta come un "si, nella fisica che ancora non conosci si è scoperto che non sono mai differenti, quindi c'è una sola massa", però non è affatto chiaro (e fino al commento precedente sono rimasto dubbioso).

edit: adesso che ho letto il commento per Zaldo posso dire che avevo ragione a essere dubbioso e a pensar male del prof.

[vaeVictis]

Stai facendo confusione tra "tipologie" di massa, se ho capito bene.
I due sistemi sono in moto l'uno rispetto all'altro, di moto inerziale. La situazione è pertanto simmetrica. A vedrà B con una massa che è funzione della velocità relativa tra i due sistemi. Lo stesso, B vedrà la dipendenza della massa di A dalla velocità relativa. Entrambi vedono se stessi con la stessa massa, sia se sono "in moto" sia se sono "fermi"... messo tra virgolette perché il "quid" è "moto relativo", rispetto a qualcuno.
La massa classica non risente di variazioni in funzione della velocità del moto relativo che hai rispetto a chi ti "prende le misure".