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Titolo: Domanda x Elio Fabri (o altri)

Ho letto sulla tua pagina di divulgazione la serie di "lezioni" di
elettrodinamica quantistica (tra l'altro la puntata 9 non viene trovata,
quella che si dovrebbe trovare alla pagina
http://astrpi.difi.unipi.it/~elio/divulgazione/qed/qed9.htm
), ed avrei
una domandina abbastanza semplice. Premetto che ho studiato ingegneria
ed ho seguito un corso introduttivo alla fisica quantistica. In una
delle prime puntate scrivi che uno dei primi modelli di qed era
costituito da campi em quantizzati e che da quelle equazioni si
ritrovavano tutti i dati conosciuti dei fotoni (non e' vero se non
sbaglio per quel che riguarda lo spin, corregiimi se sbaglio). Il fotone
viene spesso ingenuamente ed erroneamente considerato come "una pallina"
che porta un quanto di energia, e di questo ne sono cosciente. Ad ogni
modo la mia visione resta quella di un oggetto quantistico che possiede
una direzione, poiche' comuque se si osserva un oggetto che emette
fotoni, quest'ultimi li si possono captare. Se dunque i fotoni sono dati
da sovrapposizioni di campi em quantizzati, li posso considerare come
degli "impulsi", proprio come classicamente un impulso luminoso e'
considerato una sovrapposizione di frequenze perfette? (un po' come una
scomposizione di fourier di un exp(-t^2)).
Grazie e ciao
Scola

 scomposizione di fourier di un exp(-t^2)).
Non sono sicuro di aver capito la domanda, ma se ho capito la risposta
e' "non e' detto". 
Intanto, considerando solo l'aspetto temporale, l'emissione di un fotone
ha una durata finita, che puo' essere anche molto lunga (alla scala
atomica). Ma supponiamo che sia solo 10 ns: in questo tempo la luce
percorre 3 metri. 
Percio' devi pensare il fotone "lungo" 3 metri, e questo e' dimostrato
dal fatto che puoi ottenre interferenza con un interferometro i cui due
bracci differiscono per lunghezza un metro e piu'.
E' quella che si chiama "lunghezza di coerenza".
Ma lo stesso accade anche in senso spaziale: un fotone emesso da un
atomo non e' emesso in una direzione determinata. Come mi pare di aver
scritto, forse in "quanto sono strani i fotoni" questa frase non va
intesa nel senso che noi non sappiamo in che direzione viene emesso, ma
proprio nel senso che e' emesso simultaneamente in tutte le direzioni.
Cerco di chiarire. Se metti attorno all'atomo tanti rivelatori, troverai
che uno e uno solo segnala l'arrivo del fotone, e a priori non puoi dire
quale. Ma non e' tutto qui: puoi mettere l'atomo nel fuoco di una lente
o di uno specchio di grande apertura, e in queste condizioni il fotone
viene "focalizzato" come prevede l'ottica ondulatoria, ossia con una
figura di diffrazione piccola quanto comporta l'apertura del sistema
(questo non e' altro che il microscopio di Heisenberg, descritto da un
altro punto di vista).
Se tu pensassi al fotone emesso in direzione definita ma incognita, non
si capirebbe a che serve che la lente sia grande, se non per aumentare
la prob. di catturare il fotone; ma la risoluzione non verrebbe
accresciuta. Invece bisogna pensare che tutte le parti della lente
"cooperano" a focalizzare il fotone, il che vuol dire che il fotone le
atraversa tutte contemporaneamente.
-- 
Elio Fabri
Dip. di Fisica "Enrico Fermi" - Univ. di Pisa
Sez. Astronomia e Astrofisica
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http://astrpi.difi.unipi.it/~elio/divulgazione/qed/qed9.htm
)
BTW: mi associo alla richiesta per poter visionare la 9a puntata :)
Grazie ancora per l'interessante documento!
CodeNinja
PS:
Speriamo che qualcuno spieghi allo stesso modo, in maniera divulgativa
(ed interessante!) la teoria delle "stringhe" (se si chiama
cosi'...)...

 (ed interessante!) la teoria delle "stringhe" (se si chiama cosi'...)...
Non sara' facile. Per caso hai letto "L'universo elegante"?
Puo' sembrare poco ... elegante che lo dica in questo contesto, ma a me
non sembra quello il modo di fare divulgazione su teorie del genere. 
L'autore la teoria la conosce bene, ma questo non basta, purtroppo.
Io comunque non me lo sogno neppure, perche' e' fuori della mia portata.


 
Eppure sull'ultimo numero di "Le Scienze", c'e' una recensione molto
positiva
di quel libro, tra la'ltro recensione fatta da un fisico teorico (una
donna)
cosa ne dici? 
(Io non conosco il libro che citi.)
Ciao, Valter

 e' "non e' detto".
Effettivamente, dopo essermi riletto, mi sono accorto che ho scritto
veramente male quello che volevo dire.
Classicamente la luce (uso la luce perche' e' piu' semplice per spiegare
quello che voglio dire, ma qualunque altro fenomeno ondulatorio
(classico) penso potrebbe andare bene) e' considerata un onda. Se
prendiamo una luce idealmente monocormatica coerente (tipo laser) questa
puo' e' composta da un unica frequenza, dunque una scomposizione in
frequenze (trasf. di Fourier) darebbe matematicamente una funzione di
Dirac alla frequenza corrispondente. Se ora consideriamo un singolo
impulso luminoso coerente, questo (per come la vedo io) non e' piu'
esattamente monocromatico. Mi spiego: un impulso luminoso e',
matematicamente, come moltiplicare la funzione seno o coseno per una
funzione "finestra", come puo' esserlo una gaussiana. Dunque l'impulso
puo' essere descritto in un punto, omettendo qualche costante, da
sin(2*pi*f*t)*exp(-t^2). La trasf. di Fourier di una moltiplicazione
diventa la convoluzione della trasf. delle due funzioni. La TdF di una
gaussiana e' un'altra gaussiana, dunque fatti i dovuti calcoli ci si
ritrova con una gaussiana al posto della funzione di Dirac. In pratica
l'impulso lo si puo' vedere come una serie di onde sovrapposte con
frequenza prossima a quella del segnale. Questo per lo meno e' quello
che mi avevano spiegato ad un cosrso di semiconduttori.
Un impulso luminoso visto in questo modo puo' essere ricondotto a quello
che diceva la qed agli inizi? Cioe' un fotone puo' essere visto come
sovrapposizione di campi em quantizzati (il tutto avverrebbe a 3
dimensioni e non a 1 come ho spiegato io)?
Se e' come l'ho capita io i campi em oscillando formerebbero delle
increspature , un po' come nel caso dell'impulso, che corrisponderebbero
ai fotoni. Questo dimostrebbe alcune delle cose che mi hai detto. P.es.
si puo' determinare la posizione dell'impulso, ma esso occupa uno spazio
piu' ampio. Cosi' le increspature del campo em potrebbero estendersi
spazialmente piu' di quello che ci aspetti.
Mi fermo qui perche' ho paura di castroneggiare.... :)
Ciao
Scola


Ne seguito del dibattito scaturito in quel Thread, proposi, proprio per
evitare questa spievevole contraddizione (che senso ha dire che qualcosa
viene emessa contemporaneamente in dutte le direzioni, chiesi in sostanza
("Sig. Bonaventura vs Phot-one", ricordi?) se vi sono  *EVIDENZE
SPERIMENTALI*  contro l'affermazione che il singolo atomo eccitato emette
non un solo oggetto, ma una "miliardata" di oggetti che costituirebbero così
il treno di lunghezza dell'ordine del metro.
Tu mi rispondesti che dovevi pensarci, ma poi (anche per colpa della mia
invadenza) non se ne fece nulla.
Possiamo parlarne ora, se ti va?
Ciao.
Luciano Buggio
www.scuoladifisica.it

Io comunque non me lo sogno neppure, perche' e' fuori della mia portata.
Allora, speriamo che qualcun'altro ci provi...magari seguendo il tuo
stile. :)
Bye
CodeNinja