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Titolo: L'elettrone ha una struttura?

E' possibile che l'elettrone sia una rigida particella elementare?
Come può una particella "elementare" formare legami doppi e tripli?
Come può avere una massa precisa, una carica elettrica precisa ed uno
spin preciso senza avere alcuna struttura?
Certi diagrammi di Feynman mostrano che l'elettrone si "trasforma" per
diffusione in altre particelle (fotone, positone, ...). E' possibile
che questo accada con una rigida particella di energia-materia?
Stefania

 energia-materia?
Il mio consiglio, a questo punto, e' di lasciar perdere totalmente la
divulgazione e passare a testi piu' seri, tipo quelli scolastici e poi
universitari. La materia e' molto bella ... almeno per me lo e' e ti vedo
molto interessata, ma lascia stare la divulgazione da quattro soldi,
perche' non ti porta da nessuna parte :-)
 Ciao
 Federico

che questo accada con una rigida particella di energia-materia?
Non è affatto vero.
Non ci sono diagrammi in cui un elettrone si trasforma in un fotone o
in un positrone, se non altro perchè la carica deve essere conservata!
Rob

 che questo accada con una rigida particella di energia-materia?
Lascia perdere per un attimo quei diagrammi e concentrati sulle leggi di
conservazione che per un principiante sono piu' facili da capire. Ad esempio
una legge di conservazione conosciuta con il nome di conservazione della
carica dice che in ogni reazione nucleare la carica elettrica si conserva.
Quindi se prima di una reazione nucleare le particelle hanno una certa
carica elettrica questa deve restare la stessa anche dopo la reazione.
Da questa legge si capisce subito che un elettrone non puo' trasformarsi
solo
in un positrone ed energia perche' in questa reazione la carica non si
conserva.
Ovvero si passa dal -e dell' elettrone al +e del positrone dopo la reazione.
Viceversa elettrone e positrone possono annichilarsi generando solo energia
perche' la carica complessiva prima della reazione e' zero (elettrone con
carica -e e positrone con carica +e si bilanciano e danno proprio zero) e
dopo
questa carica rimane appunto zero dal momento che i fotoni, che sono i
quanti di energia, non hanno carica. Vi sono naturalmente anche altre leggi
di
conservazione che ti aiutano a capire se una reazione e' possibile oppure
no.
Puoi trovarle anche in libri divulgativi di buona qualita'.
ciao,
Marina


ciao
Sergio

 Puoi trovarle anche in libri divulgativi di buona qualita'.
Appunto, di buona qualita' :-)
 Ciao
 Federico

 soldi, perche' non ti porta da nessuna parte :-)
Sarei del tutto d'accordo con te, se i testi scolastici e poi
universitari discutessero questioni come quelle cui ho accennato
sopra.
Ma sai benissimo che cosi' non e': quelli di noi che hanno
approfondito gli aspetti meno tecnici della fisica, lo hanno fatto per
loro scelta e gusto, ma non perche' il loro curriculum di studi lo
richiedesse.
In questo senso ci sarebbe spazio per dei libri che non chiamerei di
divulgazione (nel senso che questa parola ha oggi) ma di riflessione.
Libri cosi' si scrivevano 50 o piu' anni fa, mentre oggi sono
praticamente spariti. Ci sono varie spiegazioni per questo, ma rimane
una lacuna...
 
-- 
Elio Fabri

 numerico di pigreco, di cui sono note centinaia di cifre decimali.
Non mi piace questo paragone: pigreco è una costante matematica che può
essere calcolata con l'accuratezza che si vuole (altro che centinaia: di
cifre nell'espansione decimale di pigreco ne sono state calcolate
milioni...), basta avere sufficiente tempo e capacità di calcolo. Le
misure non c'entrano per nulla.
Discorso diverso per le costanti fisiche come massa e carica
dell'elettrone: queste si possono determinare *solo* per via
sperimentale, da cui i limiti sulla precisione.
Da notare che in questo senso lo spin è un caso anomalo: è sì una
grandezza fisica, ma è quantizzata in valori discreti e quindi, una
volta misurata, è nota esattamente.
-- 
ws

Grazie Elio e grazie Selz ... per aver centrato la domanda e risposto
nel senso giusto con cui l'ho pensata.
Convincente che "il mondo a diverse scale puo' non essere descrivibile
in base alle stesse categorie che usiamo alla nostra scala." Cambiando
scala la materia ha comportamenti diversi.
La teoria semplifica quindi l'elettrone ad un punto geometrico dotato
di massa, spin e carica elettrica, ma in pratica "deve" essere qualcosa
di molto diverso.
Per quanto riguarda i diagrammi di Feynman, vedi "Campi, forze e
particelle" a cura di Luciano Maiani le Scienze editore 1991, pag. 47
"Il bosone di Higgs". Prendo un diagramma a caso (elettrone) <-
fotone-> (protone) dove si dice: "Nel diagramma un elettrone diffonde
un protone scambiando un fotone".
La teoria funzionerà bene, ma resta la perplessità che un puntino
geometrico (dotato di massa, spin e carica elettrica) sia capace di
"scambiare" fotoni, tenere impacchettati atomi e collegarli fra loro
con legami ionici e covalenti ... troppo complesso per un semplice
puntino.
Le parole di Elio sono consolatorie ... qualche fisico 100 anni fa
aveva per la testa le mie stesse domande ... grazie ancora.
Stefania

 un protone scambiando un fotone".
Scusa, non ho ben chiaro il processo.
Quali sono gli stati iniziali e quelli finali?
-- 
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 l'elettrone e' una particella elementare.
....Bisognerebbe comunque dire che per analizzare piu' a fondo la
costituzione della particella bisogna colpirla con altre ( altra )
sempre piu' energetiche....cosi' si avrebbe che: E' a queste energie
che l'elettrone non ha struttura.........

marcofuics ha scritto:

Questa mi sembra una prima giusta ipotesi ...
La fisica sperimentale riserva nel mondo atomico sorprese a volte
paradossali ... penso alla mancanza di massa del fotone, penso al
fenomeno della dualità ... Non è possibile che l'elettrone sfugga,
per sconosciuti motivi fisici, al pregiudizio (nel senso autentico
della parola) che solo altissime energie possano farlo a pezzi?
Credo che si possa solo dire che l'elettrone "allo stato attuale della
conoscenza" si comporta come una particella elementare e come tale va
trattato ... ma con un atteggiamento profondamente agnostico ;-)
Stefania

Io ho un altro punto di vista, ma non essendo un fisico ho diversi
problemi nell'esporlo: di linguaggio, e di matematica. Quello che io
penso è che dobbiamo abbandonare completamente ogni sovrastruttura
ideologica che il nostro cervello ha elaborato, nel corso
dell'evoluzione, per comprendere il mondo alla *sua* scala, e trovare
una nuova via per rappresentare la realtà comè veramente. Per quanto
mi riguarda sono giunto a questa ipotesi: in realtà *non* esistono
affatto particelle, ma soltanto *effetti* visibili - a scale diverse -
dell'interazione di oggetti minimi [vedi post precedenti], effetti che
noi percepiamo come particelle e/o altro. Sono convinto che prima o poi
troveremo la strada per una 'meccanica minima', ovvero una meccanica in
grado di studiare questi oggetti minimi e le loro leggi. Ma cavolo,
prima dobbiamo fare una tabula rasa di milioni di anni d'evoluzione, e
capire qual è l'unità più piccola di cui è composto il nostro mondo
fisico, e quali sono le leggi veramente elementari che lo governano.
Sono convino che un giorno, ogni comportamento oggi apparentemente
impossibile sarà facilmente spiegabile.

 trattato ... ma con un atteggiamento profondamente agnostico ;-)
Verissimo, ma anche banale.
Scusa, ma su queste cose ho un po' il dente avelenato. E non ce l'ho
certo con te, ma coi tanti che da queste premesse scontate di
qualsiasi discorso scientifico vorrebbero dedurre una intrinseca
debolezza della scienza: proprio la' dove invece sta la sua forza.
Se andiamo a piu' di un secolo fa, quando degli atomi non si era
neppure sicuri che esistessero, li si era chiamati "atomi" perche' li
si riteneva i mattoni elementari e indivisibili della materia.
Passato un po' di tempo, da un lato si e' raggiunta la prova che gli
atomi esistono; dall'altro si e' visto che non sono affatto
indivisibili, e se ne e' capita la struttura (nucleo + elettroni).
Eppure resta vero ancor oggi che nell'ambito di un certo insieme di
fenomeni gli atomi possono essere trattati come della palline prive di
struttura, anche se dotate di dimensioni finite...
Lo stesso e' capitato poi coi nuclei, poi coi nucleoni (protoni e
neutroni).
E' perfettamente possibile che in futuro si scoprano indicazioni di
una struttura interna degli elettroni, ma puo' anche darsi di no: non
ne sappiamo niente.
Ma qualunque cosa ci riservi il futuro, possiamo star certi che non
verra' buttato all'aria cio' che sappiamo oggi: verra' se mai
reinterpretato alla luce di nuove teorie piu' comprensive.
Esattamente come il lavoro dei fisici e matematici dei secoli passati
sul sistema solare, basato sulla gravitazione newtoniana, non e' stato
"abrogato" dalla relativita' generale.
(BTW: non crederete che alla NASA quando lanciano sonde spaziali usino
la RG. La buona vecchia meccanica di Newton e' perfettamente
adeguata...)
 
-- 
Elio Fabri

 sottoposti al controllo sperimentale.
Dal lato mio, per quanto possa valere, hai profondamente ragione.
Mi stupisce pero' la non consapevolezza che la fisica ha di se stessa:
risulta chiaro da quello che hai scritto ( in un altra discussione
avevo espresso gli stessi concetti riguardo ad altro argomento....ma
vabbe' ) quanto tu sia un fisico, e quanto tu sappia che la " realta' "
 puo' vedersi in tanti modi.
In tanti modi puo' essere descritta la realta':
c'e' chi fa il poeta, chi il pittore, chi l'idraulico, chi il
fisico....
Il fisico descrive la realta' con i numeri e le equazioni ma non vuole
assolutamente intromettersi nello scorrere degli eventi.
Prendo un evento qualsiasi, lo osservo e lo ispeziono, cerco di
isolarlo nel modo piu' elementare di modo che non stia io osservando un
mix di eventi...[ e qui potrebbe aprirsi un dibattito infinito  ], vi
ragiono su a livello di dinamiche, indago sulle condizioni al contorno
e le possibili cause [ anche qui "apriti cielo"!! ] , individuo un
insieme di entita' che lo caratterizzano e che abbiano una loro
misurabilita' , quindi cerco di operare misure reali...tante misure per
tanta accuratezza.
Con tutte le misure in mano io faccio quello che la logica mi
suggerisce:
suppongo che l'evento sia una scatola nera... impenetrabile ( ma poi
alla fine e' proprio cosi' ) e questa scatola da'  risultati ( i valori
misurabili che ho collezionato ) quando riceva delle sollecitazioni (
le varie cuse, pre-condizioni e post-condizioni ).
Allora io se alla fine ho a disposizione tanti numeri ( risultati di
tante misure ) cerco di interpretare il tutto: mi servono un po' di
razionalita' ...... ed un po' di fantasia!
Da quello che anche tu hai scritto  quindi la teoria ( o meglio, la
chiamo: LA FISICA ) ha una struttura robusta ma sono chiari i suoi
limiti gia' dal primo momento : essi si definiscono in base a :
....un evento.......
......Il cercare di isolarlo nel modo piu' elementare di modo che non
ci sia l'osservazione di un mix di eventi...
.....L'indagare sulle sue cause e condizioni al contorno .......
.....L'individuare un insieme di grandezze che lo caratterizzano e la
loro successiva misura....!!!
Queste cose che ho elencato definiscono chiaramente quali sono i limiti
di una teoria fisica.
A questo io aggiungo una cosa: se non si viaggia di fantasia le teorie
si fossilizzano, bisogna osare...( ovviamente osando si prendono anche
le migliori batoste, i migliori abbagli )..per scoprire cosa c'e' piu'
in la. E cosi' per la struttura dell'elettrone....oggi stiamo bene
cosi'... con l'elettrone che presenta queste caratteristiche, poi
domani si vedra'. Ma penso che il domani sia gia' oggi, vedo oggi tutti
i presupposti perche' l'intera teoria  dei quanti ( fondamentalmente
ispirata al lavoro di Einstein del '5 ) venga rivisitata... dalle basi!
Nel tempo essa ha visto una continua evoluzione, allo scopo di essere
adattata di volta in volta ai sempre piu' frequenti scoop sperimentali!
Ma purtroppo la sua plasticita' e duttilita' la rende molto povera....
fondamentalmente essa non rivela la realta', la maschera.

 Ma purtroppo la sua plasticita' e duttilita' la rende molto povera....
La MQ è invece una teoria piuttosto rigida, visto che necessita di una
sola costante fondamentale (h) contro, ad esempio, le due della
relatività generale (c e G).
-- 
ws

 maschera.
Per un certo aspetto ti potrei dare ragione: e' chiaro che bisogna
sempre essere aperti all'innovazione, e che la fantasia e' necessaria.
Non vorrei aver dato l'impressione di un difensore dell'ordine
costituito, cosa che non sono.
Anzi, non da oggi sono profondamente insoddisfatto di come si sono
messe le cose nella fisica fondamentale...
Tuttavia ho il sospetto (sempre per quello che riesco a capire) che le
tue ragioni differiscano parecchio dalle mie.
Tra l'altro parlare genericamente di "teoria dei quanti" e farla
addirittura risalire a Einstein 1905, non mi sembra che possa aiutare a
immaginare che strade prendere.
La fisica teorica di oggi si e' evoluta profondamente non solo
rispetto a un secolo fa, ma anche a 50 anni fa. Parlarne senza
conoscerne la storia, mi sembra vuoto.
Magari tu la conosci benissimo, ma io non ho avuto questa impressione
:)
 
-- 
Elio Fabri

 fondamentalmente essa non rivela la realta', la maschera.
Nonostante possa sembrare poco romantico la fisica funziona proprio così.
Elabora teorie, non le prende come oro colato, ne cerca i limiti e quando
li trova elabora teorie ulteriori per spiegare ciò che ha trovato.
Certo la fantasia è importante, ma solo come elemento al di là della
fisica, che deve essere passato al vaglio dell'algoritmo della fisica
stessa.
La fisica galileiana si basa fondamentalmente sul seguente algoritmo:
osservazione
elaborazione di una teoria
verifica sperimentale
se c'è la teoria descrive l'esperimento la teoria è accetata (accettabile)
altrimenti si torna indietro
Qualsiasi elemento che sia estraneo a questo algoritmo ha tutto le ragioni
di esistere, ma alla prova dei fatti deve essere vagliabile attrvaerso
l'algoritmo stesso.
Io posso avere le idee più affascinanti del mondo, ma finchè le mie idee
non saranno confutabili attraverso l'esperimento non sono conclusive.
Per quanto la meccanica quantistica possa sembrare innaturale e
controintuitiva funziona. E questa è la cosa principale che interessa al
fisico. Ciò non significa che essa siala soluzione ultima, ma per quel che
ci serve oggi non possiamo che dire "dobbiamo usare proprio quella". 
Tra parentesi uno non deve pensare che i fisici si innamorino delle
teorie: per un fisico innamorato della teoria ce ne son 100 che sognano di
trovare l'anello che non tiene, che apra le porte a qualcosa di nuovo.
D'altronde le conoscenze attuali non sono la verità, sono semplicemente il
punto d'approdo perfettibile a cui siamo arrivati.
Persino teorie che al profano potrebbero sembrare superate, come la
meccanica newtoniana, in realtà funzionano talmente bene che in
applicazioni pratiche molto concrete e avanzate sono usate ancora oggi.
In quanto all'osare mi ha fatto tornare in mente una cosetta che lessi
tempo fa e cioè che senza i fisici sperimentali i teorici vanno alla
deriva e senza i teorici gli sperimentali brancolano nel buio.
Secondo me è vero: non si tratta di osare o non osare, si tratta di osare
quando c'è necessità di farlo.
Finchè non compaiono eventi inspiegabili per una teoria o addirittura in
contrasto con essa l'elucubrazione teorica rischia fortemente di essere
sterile.
E' un parere personale, ma secondo me gran parte delle teorie oltre il
modello standard, per esempio, sono ancora bellissima matematica, ma solo
matematica: finchè non è chiaro quando e come potranno essere testate è
difficile propendere per una o per l'altra...
Per fare l'esempio del modello standard abbiamo quaesta teoria che nel suo
orticello funziona egregiamente, quando se ne esce purtroppo no. da qui
l'esigenza di migliorarla... ma l'elaborazione di teorie che non hanno una
verifica sperimentale nemmeno in prospettiva non è necessariamente una
conquista!
vabbè, questo era solo qualche pensiero serale...


 relatività generale (c e G).
Ciao
Fondamentalmente io non sono contro la teoria dei quanti: ....e' che
non l'ho capita!...Io non sono contro di lei ma e' lei che e' contro di
me...:-)

 relatività generale (c e G).
Non mi pare che il confronto sia appropriato.
Cerco di spiegarmi per il beneficio di coloro che cercano di capire
qualcosa di questi argomenti senza averne un'adeguata conoscenza
tecnica.
Facendo un'analogia che non puo' essere accurata, ma mi pare
abbastanza valida, la m.q. sta sullo stesso piano della seconda legge
della dinamica di Newton.
Questa dice come si deve studiare il moto di un corpo: F=ma.
Similmente la m.q. dice che occorre scrivere un'eq. di Schroedinger,
cercarne le autofunzioni, ecc.
Ma F=ma da sola e' del tutto inutile, senza la conoscenza di una
_legge di forza_: questa potra' essere la legge di una molla, oppure
la legge di gravitazione; se siamo interessati alle automobili, avremo
bisogno delle leggi dell'attrito, ecc.
E' solo l'accoppiata F=ma piu' legge di forza che permette di
studiare, prevedere, descrivere il moto di un sistema.
Lo stesso accade con la m.q.: non si fa niente se non si conosce la
legge di forza, che tecnicamente significa assegnare la hamiltoniana
del sistema.
La cosa e' inizialmente mascherata dal fatto che nella fisica di atomi
e molecole, cristalli, la legge di forza e' quasi completamente quella
classica, ossia l'interazione elettrostatica, per cui rispetto alla
fisica classica questa non viene toccata, mentre al posto di F=ma
subentra la m.q.
Pero' quando si passa ad altri sistemi - gia' ai nuclei - il problema
appare ben chiaro.
Il problema della fisica nucleare e' sempre stato quale fosse la legge
d'interazione tra i nucleoni, e credo che ancor oggi non si vada molto
oltre leggi fenomenologiche (ma confesso la mia ignoranza in
proposito).
Lo stesso succede al livello delle particelle subnucleari: la m.q.
resta in vigore, ma bisogna conoscere le interazioni (debole, forte,
ecc.)
Il modello standard, di cui tutti parlano, non e' che una determinata
scelta di queste interazioni.
C'e' anche un'innovazione, che e' iniziata quasi 80 anni fa e poi si e'
sviluppata: la teoria quantistica dei campi (QFT).
Ma anche la QFT lascia inalterate le leggi base della m.q., e cambia
solo il tipo di sistemi ai quali la m.q. viene applicata.
Detto questo molto in breve, e' chiaro perche' parlare della m.q.
come teoria che usa una sola costante dice poco: con la sola m.q. non
si fa niente.
In confronto la RG e' altra cosa. Qui si hanno insieme la legge
dinamica generale e la legge di forza: nell'ambito gravitazionale non
c'e' neppure distinzione.
Le costanti saranno anche due (ma la questione del numero di costanti
e' a mio parere assai poco significativa, perche' dipende da accidenti
storici sulla scelta delle unita' di misura) ma il fatto importante e'
che per es. con la RG Eintein calcola la precessione di Mercurio,
*senza alcun parametro libero nelle formule*.
Si potrebbe fare il confronto col modello di Bohr, che da' i corretti
livelli dell'atomo di H, anche questi senza parametri liberi: ma oltre
alla c. di Planck entra anche e, ossia l'interazione elettrostatica,
come dicevo sopra.
Non e' "pura" m.q.
 
-- 
Elio Fabri

 solo il tipo di sistemi ai quali la m.q. viene applicata.
Non sono d'accordo: quantizzare un campo è qualcosa di completamente
diverso dal quantizzare un sistema con un numero finito di gradi di
libertà. Basti pensare, ad es., che le relazioni di commutazione
canoniche non sono più sufficienti a determinare la struttura della
teoria.
-- 
ws