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Titolo: Emissione atomica: direzionalità

Quando un atomo (per es.) d'idrogeno eccitato emette un fotone,
l'emissione non avviene su tutto l'angolo solido ma solo su una parte
di esso (mi riferisco al singolo evento). La domanda č: come mai?
L'atomo dovrebbe essere simmetrico; cosa impedisce alla radiazione di
propagarsi anche nella direzione opposta?

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no, non si puň localizzare un singolo fotone, non ha proprio senso.

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Questo non lo capisco: il fotone ha un impulso non nullo, quindi non
puň andare in tutte le direzioni simultaneamente, giusto?

 no, non si puň localizzare un singolo fotone, non ha proprio senso.
Non capisco perche' un'affermazione cosi' perentoria.
Per es. se il tuo atomo sta davanti a una lente, a distanza doppia
della l. focale, e dopo la lente alla stessa distanza metti uno
schermo, dove arrivera' il fotone?
E' localizzato o no?
 
-- 
Elio Fabri

 salvo casi particolari.
Quindi č solo dovuto al caso che il fotone venga emesso in una
specifica direzione invece che l'altra? Perň allora non mi č chiaro il
fatto che non possa venir emesso in entrambe simultaneamente.

 può andare in tutte le direzioni simultaneamente, giusto?
Non e' affatto detto che un fotone abbia sempre impulso definito (e
anche energia, se e' per questo).
In particolare cio' accade di certo per un fotone emesso da un atomo.
La questione e' discussa in
http://www.df.unipi.it/~fabri/sagredo/varie/fotoni.pdf
-- 
Elio Fabri

 Elio Fabri
 cavolo, il tuo è un esperimento intelligente (proprio da fisico:)), e
io ho risposto in modo affrettato. Potrei anche pensare alle cavità
risonanti del laser...
Se però sposto il sistema lente\specchio? Lo localizzo da un'altra
parte. In generale la posizione dell'apparato non è una discriminante,
e la localizzazione avviene arbitrariamente. Grazie

 e la localizzazione avviene arbitrariamente. Grazie
Spiacente, ma non ho capito che vuoi dire.
 
-- 
Elio Fabri

 fatto che non possa venir emesso in entrambe simultaneamente.
Dovresti deciderti a studiare per bene la m.q... Cosi' non si va molto
avanti.
Hai visto quello che ho scritto a transumante?
Bene, non puoi spiegare il fatto che tuti i fotoni vanno a racoglieri
in un punto piuttosto ben determinato, senza tener conto di tutta la
larghezza della lente.
Infatti la lente produrra' un'immagine affetta da diffrazione, e le
dimensioni della figura di diffrazione dipendono dal diametro della
lente.
Quindi *ogni* fotone che passa per la lente "annusa" tutta la sua
area: altrimenti come fa a decidere di andare comunque a finire in una
determinata piccola regione?
Ergo: il fotone emesso da un atomo *non ha* impulso determinato in
direzione.
E non si tratta di emissione casuale (come pensava Einstein).
 
-- 
Elio Fabri


Scusa Elio, ma l'atomo non riceve un rinculo dopo aver emesso il
fotone?

 fotone?
Mi spiego meglio, non vorrei essere stato frainteso. Non sto parlando
di quantità di moto del fotone ben definita in direzione, ma del fatto
che l'emissione del singolo fotone non sia simmetrica, altrimenti la
quantità di moto del fotone (e di conseguenza dell'atomo dopo averlo
emesso) sarebbe nulla.

 fotone?
Bellissima domanda (non scherzo).
Supponi che l'atomo prima di emettere il fotone abbia imnpulso definito
e nullo.
Allora e' certo che dpo l'emissione la somma dei due impulsi (atomo +
fotone) e' ancora nulla.
Ma questo non impedisce affatto che il fotone abbia impulso non
definito: accadra' lo stesso per l'atomo. E' un classico esempio di
stato "entangled".
Se misuri l'impulso del fotone in qualsiasi modo, trovando un certo p
(vettore) cio' avra' per conseguenza che anche lo stato dell'atomo
risultera' definito e pari a -p, e vedrai il rinculo.
-- 
Elio Fabri

 emesso) sarebbe nulla.
Ma non sono mica cosa diverse!
L'emissione del fotone *e'* simmetrica (non isotropa, pero').
La q. di moto non e' definita, o in altre parole lo stato del fotone
non e' autostato del (vettore) q. di moto.
Il valor medio del vettore q. di moto su questo stato *e' nullo*.
Ma questo e' cosa diversa dal dire che la q. di moto del fotone e'
nulla.
 
-- 
Elio Fabri

 nulla.
A questo punto sono in alto mare.
Vediamo di ricapitolare. Per quel (poco) che ho capito (o forse è
meglio dire NON capito :-)) di mq, fare il valor medio di una
variabile dinamica su un certo stato significa ripetere l'esperimento
più volte e quindi calcolare la media dei valori otenuti; quindi
quando dici "Il valor medio del vettore q. di moto su questo stato *e'
nullo*" dovrebbe significare che ripeto l'esperimento di emissione
atomica, e allora mi torna che sia simmetrica. Invece, nel singolo
esperimento, da una parte mi viene da dire che non  abbia senso
parlare di quantità di moto "abbastanza definita" del fotone, cioè
sufficientemente definita da poter dire che "va preferenzialmente in
una direzione" (per esempio, verso l'alto invece che verso il basso);
dall'altra c'è il fatto che un singolo fotone ha quantità di moto non
nulla, perciò *deve* avere avuto una direzione preferenziale di
emissione.
Però tu hai escluso pure questo quindi non ci capisco più niente. (Non
che nei libri queste cose siano espresse chiaramente, faccio notare).
Poi hai spiegato (per quanto ho capito io) che, prima di effettuare la
misura di impulso, questo è indefinito (anche se l'impulso totale del
sistema atomo + fotone si conserva se il sistema è isolato) e solo con
la misura assume un determinato valore vettoriale (più o meno
definito) e quindi a quel punto lo assume anche l'atomo. Ma questo
vuol forse dire che il rinculo dell'atomo lo rivelo solo dopo che ho
rivelato l'impulso del fotone, o che, viceversa, rivelare il rinculo
dell'atomo dopo un secondo, mi determina l'impulso del fotone che
misurerò tra 4 anni su Proxima Centaury?
Mi sto perdendo...

 fotone che misurerò tra 4 anni su Proxima Centaury?
Prima di tutto, che ci fa quella "y"? "Centauri" e' un semplice
genitivo latino (della seconda).
Questa mania (angloindotta) per la "y"...
Ma fai venire in mente tutti quelli che scrivono "Henry" invece di
"Henri" anche quando si tratta di un francese.
E per la stessa ragione scrivono anche "ralenty" invece di "ralenti"
:-)
Per la sostanza: ma non vedi che ti trovi esattamente nella situazione
di uno stato intrecciato (entangled)?
Tutte le tue difficolta' si applicano esattamente a tutti gli altri
esempi che certo conosci...
 
-- 
Elio Fabri

 esempi che certo conosci...
Già. Anche qui bisogna far notare che i libri sono poco esplicativi:
quando illustrano l'entanglement fanno sempre l'esempio di due fotoni
o due elettroni o protoni. Che gli costerebbe fare l'esempio di un
atomo ed il fotone che emette per diseccitazione?  :-)

 propagazione media?
Infatti. E non vedo come posso giustificartelo: posso solo dire che
una diretta conseguenza della m.q. applicata a questo problema, con
quel dato sistema (atomo) che enette quel dato oggetto (fotone).
Nota che la precisazione e' necessaria, perche' in altri casi la
dissimmetria si puo' avere.
L'esempio piu' famoso e' l'esperimento di Wu e coll. che dimostrarono
la non conservazione della parita' nelle interazioni deboli: in quel
caso un nucleo che decadeva beta emetteva elettroni preferenzialmente
in un semipiano.
 
-- 
Elio Fabri

 wrote:
[...]
Grazie delle risposte.
(Il mistero dei fotoni si infittisce... :-))
Ciao.