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Titolo: Qualcuno mi risponde?

E' corretto affermare che a livello microscopico tutte le forme di energia
possano essere riconducibili alle sole
forme di energia cinetica e potenziale? Questo potrebbe valere anche per il
nucleo atomico? Le forme di energia potenziale
sarebbero rappresentate da quelle dovute alle interazioni fondamentali
(gravitazionale, elettromagnetica, nucleari) mediate da
"particelle"? Se questo modello meccanico del microscopico è vero si può
affermare che a livello microscopico si ha a che fare solo
con campi conservativi e che fenomeni come la dissipazione ecc siano solo il
frutto macroscopico di uno sterminato numero di particelle?
In questo modo a livello atomico l'unica possibilità di trasferire energia
sarebbe quella di compiere un lavoro (niente più calore!!!)
sulle varie particelle per mezzo delle forze con cui esse interagiscono:
giusto?
grazie in anticipo

 grazie in anticipo
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 giusto?
Sostanzialmente si'.
Non ti dico un si' pieno, perche' in realta' a livello microscopico e'
lo stesso concetto di forza che perde significato.
Quando lavori con la mecc. quantistica, di forze non ne parli piu':
parli solo di energie, cinetiche e potenziali, come hai detto.
Se poi entra in ballo la teoria dei campi con le interazioni mediate da
particelle, il paradigma e' ancora diverso: parlerai o di stati legati
con le loro brave energie, o di urti con conseguenti scambi di energia o
addirittura con trasformazioni delle particelle. Mai di lavoro.
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Elio Fabri
Dip. di Fisica "E. Fermi"
Universita' di Pisa
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 addirittura con trasformazioni delle particelle. Mai di lavoro.
Questa cosa e' incredibile! (per me che sono un ignorantone... :-(   )
Cioe' il concetto di lavoro non esiste nella meccanica quantistica?
Possibile questa cosa ?
E l'idea di considerare l'energia necessaria per strappare un elettrone dal
suo orbitale come pari al lavoro che io devo compiere dall'esterno quindi è
comunque sbagliata?
Eppure l'energia per creare il fotone la posso creare compiendo lavoro...
Mi potreste spiegare meglio questa cosa?
Ciao
Tommaso

 Mi potreste spiegare meglio questa cosa?
Sei tu che dovresti spiegarmi che cosa hai in mente...
Io non userei mai un'espressione del genere.
Come si puo' "creare" un fotone? Mi vengono in mente due modi:
a) per emissione da parte di un atomo in uno stato eccitato
b) nel frenamento di una particella carica (es. elettrone).
Non che non si possano pensare altri modi, ma questi sono due esempi
frequenti.
Nel caso a), devi portare il tuo atomo in uno stato eccitato, e
indubbiamente devi cedergli energia. Come?
Per es. puoi fare urtare due atomi tra loro; oppure urtare l'atomo con
un elettrone; oppure puoi mandarci un fotone che viene assorbito.
In nessun caso puoi parlare di "lavoro" nel senso della fisica classica,
perche' il fenomeno e' intrinsecamente quantistico.
Nel caso b), il fotone viene emesso a spese dell'energia cinetica della
particella carica, che appunto per questo viene frenata. Il fenomeno e'
tradizionalmente noto conna lunghissima parola tedesca: Bremsstrahlung,
che vuol dire appunto "radiazione per frenamento" (Bremse=freno,
Strahlung=radiazione).
Ma non e' un frenamento come quello che produrrebbe l'attrito: non c'e'
nessuna forza frenante che fa lavoro.


 nessuna forza frenante che fa lavoro.
E cosa "frena" l'elettrone?
Grazie per eventuali spiegazioni.

 E cosa "frena" l'elettrone?
Giusta domanda...
Il fatto e' che il termine "frenamento" e' macroscopico (o
fenomenologico).
Ma quello che succede e' che l'elettrone emette uno o piu' fotoni, e in
tal modo perde energia, fino a fermarsi.
Ti posso citare due fatti a conferma.
1) Se mandi un fascio di elettroni contro un bersaglio, hai emissione di
radiazione, appunto per Bremsstrahlung. Secondo l'elettromagnetismo
classico, questa radiazione ha uno spettro continuo, che contiene tutte
le frequenze, senza limite superiore. Invece sperimentalmente si osserva
che lo spettro e' limitato a una frequenza massima.
La cosa si capisce facilmente: alla peggio l'elettrone potra' perdere
energia tutta in una volta, emettendo un solo fotone, e allora la
frequenza sara' E/h se E e' l'energia cinetica iniziale dell'elettrone.
2) Quando una particella carica attraversa la materia, viene frenata e
si ferma. In realta' entrano in gioco altri meccanismi, oltre la
Bremsstrahlung, ma a tutti si applica quanto sto per dire.
Lo spazio percorso prima di fermarsi dipende ovviamente dall'energia
iniziale, e ci si aspetterebbe che abbia un valore fissato. Cosi'
sarebbe se sulla carica agisse una forza che fa lavoro negativo.
Invece si osserva uno "straggling", ossia una dispersione dei percorsi
effettivi attorno a un valore medio. Questo perche' la perdita di
energia avviene per quanti e in modo casuale, diverso per ogni
particella, anche se hanno tutte la stessa energia.


 b) non si parla di forza, perche' non esiste piu' F=ma.
Intendi dire che non esiste più F=ma percho non esistendo traiettorie non ha
senso parlare di a?
Io pensavo all'elettrone dell'atomo di idrogeno. Questo, se valesse la
mecanica classica, dovrebbe attrarre il nucleo con una forza che tende a +oo
col tendere della distanza a "0": giusto?
Ovviamente voglio ipotizzare una situazione in cui l'elettrone non sia in
moto rispetto al protone (se no torniamo a Bohr e alla caduta con
traiettoria spiraliforme dell'e- sul nucelo). In ogni modo, Bohr & Co. oltre
al probelma dell'emissione di onde elettromagnetiche da parte di un
elettrone che ruotasse attorno ad un nucleo, perchè non pensarono anche al
fatto che una volta finito sul nucleo questo e- sarebbe stato attratto con
una forza infinita (con le conseguenze di energia infinita, ecc ecc che sono
un eviente paradosso?) Poi mi domandavo, quando due oggetti "macroscopici"
vengono in contatto, in realtà non si "toccano" realmente, in quanto i campi
elettrici impediscono un contatto "materiale" tra particelle: quindi si può
affermare che in questo nostro universo le diverse particelle subtomiche
cariche (con la stesa carica)  siano inesorabilimente "isolate" dalle altre
(nel senso che non si toccano)? Come spiega la MQ questo? La meccanica
classica credo che lo facesse con la legge di coulomb: per far toccare due
elettroni ci vuole un'energia infinita! Come la MQ spiega questa
impossibilità? E come la spiega in riferimento al primo esempio di questo
mio intervento (elettrone e protone), cioè con particelle di carica opposta?
Grazie

 mio intervento (elettrone e protone), cioe' con particelle di carica opposta?
Potrei dirti "allo stesso modo", visto che il concetto di energia non e'
affatto estraneo alla m.q.
Usando l'eq., di Schroedinger puoi calcolare la probabilita' che in un
atomo d'idrogeno nello stato fondamentale elettrone e protone si trovino
a una distanza minore di un certo r, e risulta che questa probabilita'
va a zero come r^3.
Ti soddisfa?
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 Ti soddisfa?
Si è chiaro, grazie Elio.

 dell'elettrone e' uguale alla somma dei loro raggi e non a zero?
Diciamo pure cosi', anche se ci sono da precisare almeno due cose:
a) l'elettrone, a quanto se ne sa, non ha "raggio", ossia e' veramente
puntiforme
b) non riesco neppure a concepire la cosa in questo modo, perche' in
realta' quel mondo e' quantistico, e il "contatto" tra elettrone e
nucleo sarebbe impossibile.
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 nucleo sarebbe impossibile.
Nel senso che dalle equazioni dell MQ viene fuori l'impssibilità di
considerare il contatto tra elettrone e nucleo?
Grazie.
Luca

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Ciao e mille grazie dell'attenzione,
Patrizio
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 cattura avviene proprio con un el. del primo orb. s).
Pensa che ero stato tentato di fare un'allusione alla cattura K, poi ho
preferito non confondere le idee al povero Luca, che stara' gia' facendo
una gran fatica...
Quando ho detto che il contatto e' impossibile forse non misono
espressomolto bene; ma volevo dire che in qualsiasi stato stazionario la
distanza quadratica media dall'elettrone dal nucleo non scende sotto un
certo valore (piu' o meno il raggio di Bohr).
Naturalmente tu hai ragione: esiste una prob. finita di trovare
l'elettrone dentro il nucleo, ed e' questo che rende possibile la
cattura K. 
Ma se adesso Luca mi scrive che con questo elettrone puntiforme, non
localizzabile, che non puo' cadere sul nucleo ma ha una prob. finita di
starci dentro, lui non ci capisce piu' niente, io che gli dico? :-)
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 di trovare l'el. e' massima proprio in corrisp. del nucleo...
Non e' vero: a comportarsi cosi' e' il modulo quadro
della funzione d'onda, non la probabilita': questa e'
uguale a quella *per* l'ampiezza dell'intervallo di
coordinate al centro del quale si calcola la funzione
d'onda. Il massimo della probabilita' si trova a una
distanza dal nucleo pari al raggio atomico medio a.
Nell'atomo di idrogeno:
modulo quadro della funzione d'onda:
|psi(r)|^2 = exp(-2r/a) / (pi*a^3)
probabilita' di "trovare" l'elettrone entro
un guscio sferico di raggio r e spessore dr:
P(r)*dr = |psi(r)|^2 * 4*pi*r^2 * dr
come si vede, in r=0 si ha P(r)=0.
Paolo Cavallo

 starci dentro, lui non ci capisce piu' niente, io che gli dico? :-)
Caro Elio, converrai con me che non č poi cosě' difficile sentire il bisogno
di farti la domanda che ti aspetti :-) Facciamo cosě...una cosa per volta.
Ti risparmio la risposta a questa domanda. Meglio apprendere un po per
volta. Ma almeno aiutami a capoire quanto ti scrivo piů sopra.
Luca (disperato)

 volta. Ma almeno aiutami a capoire quanto ti scrivo piu' sopra.
Vedi, questo e' uno dei problemi che si trovano a ripercorrere la
storia...
Ci si mette nei panni dei nostri antenati, si ritrovano i loro stessi
problemi, non si sa come uscirne...
Il nostro vantaggio e' sappiamo che se ne esce; ma bisogna imparare a
pensare in un altro modo.
Purtroppo tu, anche se seimolto piu' giovane di me, pensi ancora piu' o
meno come pensavano un Lorentz o un Rutherford.
Poi sono venuti Bohr, Heisenberg, e vari altri, e ci hanno mostrato una
strada diversa. A me questa strada e' stata insegnata un po' piu' di 50
anni fa, mentre tu devi ancora vederla. E purtroppo la strada non si
puo' percorrere soltanto conversando in un NG...
Col che non voglio dire che mi rifiuto di continuare la conversazione,
ma solo che non puoi aspettarti miracoli. Se vuoi davvero capire, devi
mettere in programma alcuni anni di studio.
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