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Titolo: Velocità dei fotoni

C'è una cosa che non capisco: sento affermare che non è possibile per un 
oggetto (che ha una sua massa) viaggiare più veloce della luce in quanto la 
sua massa aumenterebbe all'infinito e quindi occorrerebbe una energia 
infinita... Sento affermare anche che il fotone viaggia alla velocità della 
luce e ciò è possibile in quanto ha massa 0... A fronte di queste 
affermazioni mi viene da chiedermi il motivo per cui il fotone non possa 
andare più veloce se non è la sua massa un limite... Da cosa è causato 
questo limite?
Ciao
Paul 

 più veloce se non è la sua massa un limite... Da cosa è causato questo limite?
Nessuno lo sa!
L'esistenza di una velocita' limite e' stata verificata sperimentalmente
in tantissimi esperimenti e con grande precisione, ed
e' stata assunta come postulato nella teoria della
relativita' ristretta RR (100 anni ottimamente portati :-).
Usando la RR si puo' dimostrare che l'energia di un
corpo di massa non nulla tende a +infinito quando la sua
velocita' tende a c, e quindi un corpo di massa non nulla
non puo' raggiungere la velocita' c perche' l'energia che
puo' avere il corpo e' sempre finita, si puo' anche dimostrare
che se esistesse una trasmissione di massa o energia a velocita'
superiore a c allora si avrebbe una violazione del principio
di causa ed effetto.
Ma queste sono cose che vengono dopo, la cosa fondamentale
e' il fatto *sperimentale* che esiste una velocita' limite.
A voler essere precisi bisognerebbe anche dire che se i
fotoni avessero una massa non nulla allora la loro velocita'
secondo la RR dovrebbe essere sempre minore di c, e il
fatto che sperimentalmente i fotoni abbiano sempre
velocita' vicine a c sarebbe dovuto al modo in cui i fotoni
sono prodotti (che determina la loro energia) e alla loro
piccola massa, comunque i limiti sperimentali sulla massa
del fotone sono molto stringenti (almeno 20 decadi piu'
piccola di quella dell'elettrone), quindi e' ragionevole dire
che sperimentalmente la massa del fotone e' nulla e la sua
velocita' e' c.
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani

ALT. Non credo si possa fare l'uguaglianza massa_estremamente_piccola massa_nulla. Sperimentalmente, ma questo dipende dai limiti degli
strumenti utilizzati, una massa estremamente piccola può essere, nei
calcoli, considerata come massa nulla ma la Natura non fa queste
approssimazioni. Se il fotone HA una massa estremamente piccola ma
comunque una massa ce l'ha, come fa a viaggiare a C? E comunque non è
accettabile, scientificamente, considerare C come un postulato. Ci deve
essere una spiegazione scientifica CERTA, MISURABILE, LOGICAMENTE
COERENTE, del perchè C sia una velocità limite.
Babbiani scrive:
[...] e il fatto che sperimentalmente i fotoni abbiano sempre velocita'
vicine a c [...]
ma cosa vuol dire? Il fotone è il quanto di luce, C è la velocità
della luce, quindi C è la velocità del fotone...o sono io che mi
perdo qualcosa?

 Paul
Mi sentirei di dire che la velocita' del fotone non puo' aumentare perche' è
già una velocita infinita misurata nel sistema di riferimento del fotone che
viaggia e attraversa l'intero nostro universo nel tempo zero ,che vogliamo
di più dal fotone?
Grazie sempre a tutti  edoardo sala

"Giulio Severini" ha scritto:

Non ho capito granche' di queste obiezioni...
1) E' un fatto *sperimentale* che esista una velocita' limite,
questa velocita' limite che chiamiamo c coincide entro la
precisione di tutte le misure effettuate (al variare dello stato
di moto della sorgente di luce, al variare dell'energia dei fotoni)
con la velocita' della luce nel vuoto.
2) Le misure sperimentali della massa del fotone non (credo)
potranno mai stabilire che la massa del fotone sia *esattamente*
nulla, ma possono solo determinare un limite superiore al valore
della massa, non so quale sia esattamente il limite attuale ma e'
comunque inferiore di almeno 20 ordini di grandezza alla
massa dell'elettrone.
3) L'esistenza della velocita' limite c, e la RR che assume
cio' come postulato, sono compatibili con una massa
non nulla del fotone, in questo caso il fatto sperimentale
che la velocita' dei fotoni coincida con c entro gli
errori di misura si spiega secondo la RR perche' i
fotoni rilevabili sperimentalmente vengono emessi con
energia abbastanza elevata tale che per la loro piccola
massa la loro velocita' e' indistinguibile da c.
4) esempio numerico: supponiamo che la massa m del
fotone sia pari a 10^-20 masse elettroniche, allora si ha
in unita' naturali c = 1:
m = 10^-20 * 0.5 MeV = 0.5 * 10^-14 eV,
un fotone ad es. della luce visibile puo' avere una energia E
dell'ordine di 2 eV, quindi il fattore gamma vale:
gamma = E / m = 4 * 10^14,
il fattore beta vale:
beta = SQRT(1 - 1/gamma^2) ~ 1 - 1/(2gamma^2) ~ 1 - 3 * 10^-30,
cioe' la velocita' del fotone differisce da c per meno di
una parte su 10^29.
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani

 Grazie sempre a tutti  edoardo sala
Non ho capito questa affermazione. Potrebbe spiegarla?
La ringrazio.
AbbA
(InG) 

 questo limite?
è la natura che è così...non le scelgono mica i fisici le regole del gioco!!
--------------------------------
Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

Bibbiani scrive:
cioe' la velocita' del fotone differisce da c per meno di
una parte su 10^29.
ma questo sembra un paradosso. Se il fotone è il quanto di luce, e c
è la velocità della luce allora l'affermazione di cui sopra sembra
significare:
cioè la velocità della luce differisce da c (cioè da se stessa) per
meno di una parte su 10^29
Non riesco ancora a capire. Scusatemi.

 Non riesco ancora a capire. Scusatemi.
Tento di dare una risposta...
Secondo la teroia della Relatività, esiste una "velocità limite", che
non può
essere superata, e nemmeno raggiunta, da oggetti di massa =/= 0, che è
c.
da quello che sappiamo i fotoni hanno massa nulla e quindi non possono
che
muoversi a velocità uguale a quella limite
Da ciò indichiamo con c la velocità della luce.
il giorno che riusciremo a misurare una velocità per i fotoni diversa da
c
dovremo rivedere la cose....
-- 
Posted via Mailgate.ORG Server - 
http://www.Mailgate.ORG

 meno di una parte su 10^29
Allora, nel messaggio precedente avevo scritto:
"E' un fatto *sperimentale* che esista una velocita' limite,
questa velocita' limite che chiamiamo c...".
Cosa vuol dire cio'?
Vediamolo con un esempio concreto.
Un esperimento (tra i tanti) che e' stato effettuato per
verificare l'esistenza di una velocita' limite e' questo:
http://spiff.rit.edu/classes/phys314/lectures/relmom/bertozzi.html
Si e' misurata la velocita' di un fascio impulsato di elettroni
che percorreva una traiettoria rettilinea in un tubo a vuoto,
misurando il tempo di volo necessario a percorrere una
certa distanza fissata, gli elettroni erano accelerati
per mezzo di un campo elettrico che poteva essere
variato in modo da variare l'energia ceduta agli
elettroni, inoltre per verifica si effettuava anche una misura
dell'energia finale degli elettroni per mezzo di un opportuno rivelatore.
Il risultato di questo esperimento e' che al crescere della
energia degli elettroni la loro velocita' tende a un limite
asintotico, cioe' un valore non superabile, questa velocita'
limite e' anche la stessa che si e' ottenuta in tutti gli
altri esperimenti analoghi, e in base a questi esperimenti
si e' stabilito di assumere come principio l'esistenza di
una velocita' limite, cioe' una velocita' che in un rifermimento
inerziale non puo' essere superata da nessun corpo in moto.
Adesso diamo un nome a questa velocita' limite e la
chiamiamo c.
E' chiaro quindi cosa si intende per c?
c e' la velocita' limite, e' la velocita' che nessun corpo
puo' superare, misurata in un riferimento inerziale.
E la velocita' della luce nel vuoto?
Ebbene, si verifica *sperimentalmente" che la velocita'
della luce nel vuoto e' una grandezza costante, e che questa
velocita' ha lo stesso valore, entro la precisione delle
misure, della velocita' limite c.
In linea di principio infatti non e' detto che la velocita' della
luce nel vuoto debba essere uguale a c, questo e' un
risultato *sperimentale*.
Ma e' un caso che la velocita' della luce nel vuoto coincida
con la velocita' limite c o c'e' una ragione fondamentale
per cui questo deve accadere?
La risposta viene dalla teoria della Relativita' Ristretta,
in base alla RR se i fotoni (i quanti di luce) hanno
massa nulla allora la loro velocita' deve essere
uguale a c, se non hanno massa nulla il fatto che
sperimentalmente la velocita' dei fotoni coincida
con c si spiega con la precisione finita delle misure
di velocita', che non ci permette di misurare la
differenza tra c e una velocita' che, come abbiamo
visto in precedenza, per un quanto di luce differisce
da c per meno di una parte su 10^29.
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani

 per i fotoni diversa da c  dovremo rivedere la cose....
possiamo già dire quali cose:
dovremo cambiare le equazioni di Maxwell (cosa che è
già stata fatta da decenni, in lavori per ora di interesse
esclusivamente teorico) e dovremo rivedere il modello
standard delle particelle elementari (che nella forma attuale
prevede un fotone senza massa).
Invece la teoria della relatività e le sue formule resteranno
esattamente quelle di oggi.
Ciao,
Corrado

Scusami, non ti ho capito proprio bene, o forse ti ho capito ... ma
potresti dirmi in altre parole...  velocita infinita misurata nel
sistema di riferimento del fotone che
viaggia e attraversa l'intero nostro universo nel tempo zero....

 ...
Leggendo questo post mi e' sorta spontanea una domanda.
Per quale ragione hai scelto di presentare le cose in questo modo,
qundo senza il minimo dubbio sai che le cose in realta' sono andate in
tutt'altra maniera?
Anche le "prove" che dai dell'esistenza di una vel. limite, sono
venute molto dopo la relativita', e quella che citi non e' certo delle
piu' raffinate, anche se ha grande valore didattico.
Forse la tua e' una scelta "didattica"?
 
------------------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
------------------------------

 Forse la tua e' una scelta "didattica"?
No, non insegno RR, e comunque se la insegnassi nella
scuola secondaria eviterei di parlare della differenza teorica tra
velocita' limite e velocita' della luce, certamente per ragioni
di tempo ma anche perche' sarebbe difficile e oneroso far capire
cosa significhi misurare la massa del fotone.
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani 

 è possibile in quanto ha massa 0
- - - -------------------- - - -
Lo sento affermare anche io
Ma chi lo dice e' fuori strada, di molto.  Cerco di spiegarmi.
-Si parla di velocita' della luce, senza sapere di cosa si parla.
 Non e' ben noto, in sostanza, il rapporto esistente tra Materia ed Energia.
- E' sbagliato dire che il Fotone  "Viaggia". Non viaggia.
-----------------------------
Distinguere le qualita' della Materia da quelle dell' Energia.
Ci sono molti, (anche professori universitari) che non hanno capito bene la 
differenza tra l'una e l'altra.
Anzi, quando sentono il termine Energia, entrano in crisi temendo che si 
parli di Dio, di Anima.... Tranquilli, sono ateo.
Parlo di Campi Elettromagnetici diffusi su tutto l'Universo, sia dove ci 
sono le Galassie (la Materia), sia tra di  esse, ove c'e' solo Energia. 
Tutti pero'con la caratterista distinzione in polo positivo e polo negativo, 
elettricita' e magnetismo debitamente ordinati nel loro spazio definito.
Parlo:  non di energia=lavoro, non di elettricita', non di magnetismo,
           non di calore, non di atomica, . . .
parlo dell'Energia che contiene la forza per dare origine a tutti questi 
fenomeni a secondo del luogo e delle situazioni in cui si trova, e da' 
origine alla materia stessa; agli atomi.
Parlo NON di Etere, perche' con questo termine si intendeva cio' che stava 
fuori dell'atmosfera
terreste, richiamandosi all'antica filosofia greca che riteneva il quinto 
elento ...
.... tuttavia l'etere era considerato come "materia" che esisteva la dove ove 
si ritiene esista il vuoto (vuoto riferita all'assenza di  materia)
L'energia invece esiste sia fuori che dentro la materia stessa.
(eventualmente e' la Materia che non puo' esistere separata dall'Energia, ma 
non viceversa)
Chi ha gia' idee fisse ancorate a vecchie convinzioni
e' difficile che cerchi di capire il concetto che vorrei  esporre,
Pensate ad un eventuale campo energetico che esista separato dalla Materia,
.. . . . . .
Prima di dilungarmi in cose che richiedono molte intuizioni
voglio scendere ad esempi piu' concreti che aiutano
le eventuali intuizioni di chi vuole affrontare la fisica in modo nuovo.
 . . . . . .
Pensate un campo di energia come fosse un mare d'acqua calma e piatta.
Tirate un sasso su di essa.
Dalla zona alterata dal vostro sasso partono tante onde che si diffondono a 
velocita' costante in tutte le direzioni.
Da qualunque direzione provenga il sasso, (e a qualunque velocita' provenga)
le onde innescate assumono una velocita' costante e sempre uguale in tutte 
le direzione,
esattamente come avviene per la luce,  che ha natura di ONDA.
Altro tipo di onda e' il  SUONO, che si espande nell'aria quando un suono 
viene emesso.
Esso si espande nell'aria a velocita' costante.
Il suono si espande anche nell'acqua, con altro tipo di onda rispetto a 
quello di superfice e con un altro tipo di velocita'.
Comunque le Onde si espandono su una massa di qualcosa, e a parita' di 
condizioni, hanno velocita' costanti.
Ma ritorniamo all'onda dell'acqua.
Dicono i libri di fisica che le singole gocce d'acqua si spostano disegnando 
un cerchio
ma ritornando sempre al punto di partenza.  Non si sposta l'acqua, si sposta 
solo l'alterazione che e' in essa.
Anche nel caso del suono, non si spostano le molecole che compongono l'aria,
ma esse si limitano a trasmettersi a vicenda la compressione ricevuta da 
cio' che ha emesso il suono.
------------------
Ritorniamo alla luce. Anche essa e' una  "ONDA" , e' una alterazione che si 
propaga nel Campo Energetico che e' espanso su tutto l'Universo.
Non esistono particelle di luce che si spostano, ma vibrazioni che si 
espandono nel campo Energetico alla velocita' di 300 mila km/sec.
Si spostano i Fotoni?
Se tu vedi un raggio di Sole, vedi l'alterazione che, provocata dal Sole,
si espande alla velocita' costante propria dell'Energia
ed e' composta di varie frequenze di oscillazione,
di cui alcune attraversano anche la Materia, altre, quelle visibili, vengono 
fermate, o riflesse.
Danilo Gorgi.

 ha scritto nel messaggio 
news:1123084700.2...@g47g2000cwa.googlegroups.com...

Per una volta che io ho capito, ne approfitto ;)))). Siccome il fotone 
viaggia a velocità c, il tempo (per il fotone) è fermo. Una qualunque 
distanza d verrebbe percorsa in un tempo 0, perciò la sua velocità è (vista 
dal suo punto di vista) infinita. Che abbia senso o no, questo ragionamento, 
non spetta a me dirlo...
Stefano 

Stefano Gemma scrive "....Siccome il fotone viaggia a velocità c, il
tempo (per il fotone) è fermo. Una qualunque distanza d verrebbe
percorsa in un tempo 0, perciò la sua velocità è (vista dal suo
punto di vista) infinita...."
La cosa mi torna..... ma sono un po' perplesso;  metto insieme alcune
cose e vedo dove si arriva a ragionare:
c  e' costante a prescindere dal movimento di chi osserva;
per il fotone il tempo e' fermo;
ma tu, visto che ci pigli come Edoardo, arriveresti alla conclusione
che un fotone ....(per dirla  papale papale ) parte nel "momento" in
cui arriva ( partenza ed arrivo avvengono dove esistano cariche
elettriche )?

 c  e' costante a prescindere dal movimento di chi osserva;
Proprio perché c è costante, non è possibile mettersi nel
sistema di riferimento di un fotone, in quanto esso
avrebbe velocità nulla per definizione.
Ciao
Andrea

 muoversi a velocità uguale a quella limite
...
Quindi ogni particella di massa nulla si deve per forza muoversi a velocità 
c?
Stefano

 elettriche )?
Sì, avevo già scritto una cosa del genere. Dal suo punto di vista, se ne 
avesse uno, il tempo non esiste.
Stefano