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Titolo: Materia invisibile e gravitazione

Le interazioni gravitazionali si esercitano sugli atomi di cui è
costituito un oggetto o sui costituenti degli atomi?
Si sa della interazione gravitazione-fotoni ...
Quali sono, oggi, le conoscenze su questo argomento?
Stefania

Nessuno è in grado di rispondermi?
Forse non sono stata chiara ...
La gravitazione non si esercita sugli oggetti che ci circondano, ma sui
loro componenti, che potrebbero essere gli atomi o meglio i quark. E'
vero?
Dato che il fotone (la più piccola particella che si conosca) e la
materia invisibile hanno interazioni con la forza di gravità,
quest'ultima interagisce "solo" sui più piccoli componenti la materia?
Stefania

 Stefania
che classe frequenti?
ciao e buon studio.   F. Lopez 

... il fotone ....... non cade...
ciao, devo dirti che il fotone, anche se tu dici che non ha massa a
riposo ,  "cade"..... quasi sicuramente!
Bisogna andare cauti pero' col cadere.....

A chi devo credere?
Io so che il fotone "cade" ... per esempio quando la luce passa vicino
ad una grande massa s'incurva, cioé "cade".
Quali sono le particelle più piccole del fotone?
Stefania

 Stefania

 > Stefania
Dove voglio arrivare? Vediamo se riesco a ricostruire ...
La gravitazione mi affascina ed a volte mi pongo dei quesiti cui non so
o non posso rispondere.
Mi sono chiesta se gli oggetti che vediamo sono attirati dalla
gravitazione "nella loro interezza" o sono i loro componenti ad essere
attirati ...
Il fatto che tutti i corpi cadono nel vuoto alla stessa velocità
presuppone che un particolare componente i corpi (atomi? quark? altro?)
interagisce con la gravitazione "nella sua interezza" cioè non
interviene la forma o la sua superficie. D'altronde la forza
gravitazionale F fra due corpi è proporzionale al prodotto delle 2
masse e questo esclude la superficie.
Un altro quesito è: Quale è il componente che interagisce con la
gravitazione? Potrebbe essere il bosone di Higgs?
Se è così, questa particella è un componente di tutte quelle che
interagiscono con la gravitazione, compresi quark e leptoni?
Stefania

interagiscono con la gravitazione, compresi quark e leptoni?
Il discorso è un po' confuso.
In realtà non si ha ad oggi una descrizione quantistica della
gravitazione che sia accettata.
Una volta che ci sarà forse sarà possibile dare una risposta al tuo
quesito.
Allo stato attuale delle conoscenze no, il bosone di Higgs non è ciò
che interagisce con la gravitazione a nome di ogni particella.
Ad oggi non sappiamo esattamente dove nasca la massa delle singole
particelle: gli accoppiamenti del campo di higgs con i campi
fermionici sono parametrizzati da costanti di accoppiamento
appiccicate lì... il che non è una risposta su cosa sia la massa!
Rob

 quest'ultima interagisce "solo" sui più piccoli componenti la materia?
Non e' per niente semplice rispondere in modo corretto e in poche
parole.
Lo stato attuale delle cooscenze in materia (se tralasciamo i
tentativi di unificazione, dei quali hai sicuramente sentito parlare,
si riducono alla fine alla buona vecchia teoria di Newton e alla RG di
Einstein.
E bisogna stare attenti a non fare confusione, perche' queste due
teorie trattano gli stessi fenomeni secondo linee concettuali molto
molto diverse.
La gravita' alla Newton e' una forza, che come sai bene agisce su
ciascun corpo in proporzione della sua massa.
Se il corpo e' considerato composto di parti, la gravita' agisce su
quelle parti, e dato che nella fisica newtoniana la massa e' additiva,
la forza risultante riesce la stessa, sia che tu la calcoli per il
corpo intero, sia che sommi le forze sulle sue parti, a qualunque
livello di dettaglio.
Cosi' si ragiona ad. es. quando si studia la formazione delle stelle o
dei pianeti, il moto delle stelle nelle galassie, ecc.
Al tempo stesso, ci sono prove sperimentali che la gravita' agisce su
singoli atomi, e anche su particelle come neutroni o protoni.
Fin qui tutto facile, ma questa teoria ha le sue limitazioni, perche'
e' *non relativistica*: vale solo finche' consieri moti _lenti_.
E probabilmente sai che gia' nel moto dei pianeti si osservano
piccolissime deviazioni da quello che la teoria newtoniana prevede:
sto pensando alla famosa "precessione del perielio di Mercurio", che
poi e' stata osservata anche negli altri pianeti interni.
Tanto meno si puo' prevedere, con la teoria di Newton, un effetto
sulla luce, che e' invece ben accertato ormai da parecchi anni.
Pero' solo nella teoria di Newton ha senso parlare di "forza di
gravita'", di "interazione" e termini consimili.
Invece non e' lecito scrivere di "interazioni" dei fotoni con la
gravita', anche se c'e' chi lo fa...
Il guaio e' che ci sono dei modi di esprimersi "gergali", che
nella'mbito di una comunita' di esperti sono passabili perche' ci
s'intende, mentre portati al di fuori creano soltanto confusione.
Questo credo sia appunto il tuo caso...
Venendo alla RG, il discorso si fa in modo del tutto diverso. al
presenza - poniamo - del Sole modifica la struttura geometrica dello
spazio-tempo attorno.
Non si parla quindi piu' di "forza di gravita'" ne tanto meno
d'interazione.
Succede solo che "chiunque" si trovi a passare da quelle parti risente
delle mutate prorieta' geometriche dello spazio-tempo, e uno degli
effetti e' un cambiamento nella traiettoria.
Anche il moto dei pianeti viene interpretato cosi': la RG in prima
approssimazione riproduce le leggi del moto classiche, salvo che
spiega anche quella piccola deviazione che dicevo sopra.
Poi la RG fa anche altre previsioni, per es. la deflessione della
luce.
Aggiungo le onde gravitazionali, e varie altre piacevolezze che ora
non sono strettamente pertinenti alla tua domanda.
Concludo ricordando che *tutte* le previsioni della RG che sono state
finora messe alla prova sperimentale sono state puntualmente
verificate.
 
-- 
Elio Fabri

 Quali sono le particelle più piccole del fotone?
Ciao, per "piccole" intendi leggere?
Corrado

 Quali sono, oggi, le conoscenze su questo argomento?
i fotoni hanno massa nulla, e probabilmente la presunta interazione di
fotoni con la gravità sembra contraddittoria con quanto scritto sopra. in
realtà la relatività generale (di cui, ammetto, so ben poco) mostra che la
gravità è qualcosa di molto profondo e complesso: il campo gravitazionale
prodotto da una qualunque massa modifica le proprietà geometriche dello
spazio tempo... per questo quando un fotone che viaggia indisturbato (moto
rettilineo) attraversa una regione di spaziotempo 'distorta' dalla presenza
di un campo gravitazionale, cioè di una massa, il suo moto viene alterato
poiché la geometria della regione di spaziotempo attraversata è distorta (ma
lui neanche se ne accorge, crede di fare un percorso rettilineo ma lo spazio
è curvo... :). in questo senso non c'è una vera interazione tra fotoni e
gravità.
(questa probabilmente non è la fine della storia, dato che si parla di
gravitoni, di gravità quantistica etcetc.. ma queste storie non hanno mai
una fine:)
--------------------------------
Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/


Ne approfitto per chiederti come viene calcolata la dimensione di
un fotone, qualsiasi cosa sia, a seconda della frequenza di
emissione. E' proporzionale alla lunghezza d'onda?
La mia radio fm preferita a 100 MHz (3 metri circa di lunghezza
d'onda), spara in giro fotoni di che dimensione?


Ah Lopez... ma dicci piuttosto che classe frequenti TU!
Il fotone cadde eccome!

 Dove voglio arrivare? Vediamo se riesco a ricostruire ...
Ciao
Vorrei sapere quali sono le tue conoscenze di fisica... cosi' facendo
mi faresti capire implicitamente quali sono i tuoi dubbi... perche' la
tua perplessita' non si chiarisce agli occhi di nessuno in modo
completo, ogni fisico se ne porra' una simile in ragione delle
conoscenze che ha.
Io non capisco tu quanto ne sai, perche' quando parli di superficie del
corpo per avvalorare l'interazione gravitazionale tra i costituenti...
io minimo ne darei 2 diverse interpretazioni:
Una semplice, l'altra molto piu' complessa.
Poi parli del bosone di Higgs.
Allora se ne sai molto ne sai quanto o piu' di me .....e il fatto della
superficie e' molto interessante, cioe' >>>>
supponendo che esista un veicolo della informazione gravitazionale che
raggiunga ogni soggetto ( ogni entita' gravitazionale )
ALLORA
 in quale modo questo veicolo puo' raggiungere i costituenti profondi
dei soggetti in questione?
Quando suppongo che le entita' gravitazionali siano formate da
elementi, Atomici indivisibili oltremodo, allora ragiono principalmente
su 2 cose;
altresi' dovrei supporre che non v'e' fine alla ricorsiva suddivisione
strutturale delle entita', allora se cosi' fosse non esisterebbe
mediatore proveniente dal costituente.... ma semplicemente mediatore
che dialoga con un certo livello di costituzione.

Ringrazio Elio Fabri per le sue risposte che non ho letto ... ma
studiato.
Sono perfettamente cosciente della spigolosità delle domande (fra
l'altro mal confezionate).
Riassumendo ho capito che in fisica Newtoniana sono le particelle più
"piccole" (nel senso di componenti altre particelle) a subire
interazione gravitazionali e quindi a trascinare i corpi che
costituiscono, da cui ne conseguono le caratteristiche additive delle
masse (molecole, pianeti, stelle, galassie).
Questo non accade in fisica Einsteniana perché gli oggetti
"risentono" di condizioni fisiche molto diverse (da un punto di
vista concettuale) e gli oggetti sono soggetti ad una fenomenologia che
li coinvolge nella loro interezza.
Non ho mai dubitato della RP e di quanto è stato verificato nella RG.
Stefania

 d'onda), spara in giro fotoni di che dimensione?
Belle domande!
Il difficile e' dare le risposte :-))
Come mi pare di avere gia' detto, il concetto di "dimensione" a questo
livello dipende dal contesto: non ha un significato univoco.
Per esempio si puo' dire che in un certo senso la l. d'onda e' una
buona definizione di dimensione.
Questo vale per es. quando ci si pone il problmea della piu' piccola
grandezza che si puo' distinguere con uno strumento ottico.
Un microscopio che lavora in luce vivisilbe non puo' "risolvere"
distanze che siano molto minori della l. d'onda della luce che usa.
E' per questo che sono stati inventati i microscopi elettronici.
Ma in altro contesto sono piu' importanti quelle che si chiamano
"lunghezza di coerenza" e "larghezza di coerenza".
(In realta' i fisici parlano piuttosto di coerenza temporale e
coerenza spaziale, ma e' la stessa cosa.)
Prendiamo la tua radio FM: la lunghezza di coerenza si calcola
facilmente sapendo che la larghezza di banda in FM e' mi pare 150 kHz,
che in tempo corrisponde a circa 7 microsecondi.
In questo tempo un'onda e.m. percorre 2 km, e questa e' appunto la
lunghezza di coerenza.
A che serve? Come la si potrebbe misurare?
Risposta: con un'esperimento d'interferenza.
Immagina che dal trasmettitore al tuo ricevitore la radiazione possa
arrivare per due strade: quella diretta oppure riflettendosi su una
parete.
                         ===========:===========
                               .         .
                        .                       .
                 .                                     .
          .                                                   .
      T --------------------------------------------------------- R
A seconda delle differenza dei percorsi, i due segnali potranno
interferire costruttivamente (e tu riceverai un segnale piu' forte) o
distruttivamente (e allora riceverai un sengale debole o nullo.
Come probabilmente sai, l'interf. e' costruttiva se la differenza di
cammino e' un multiplo della l. d'onda (3 metri). Quindi spostando il
ricevitore potresti sentire questi massimi e minimi.
Ma se la differenza di cammino supera la l. di coerenza (2 km)
l'interferenza non c'e' piu'.
In termini di fotoni, si puo' dire che il fotone, che *prende
simultanealmnete i due cammini*, non puo' piu' interferire con se
stesso.
(Lo so che ho scritto una cosa sconcertante, ma e cosi' che stanno le
cose quando si ragiona sui fotoni...)
Ci sarebbe poi da dire che in realta' l'emissione della tua radio FM
consiste si' di fotoni (in numero sterminato) ma che formano nel loro
insieme un aggregato ancora piu' sconcertante, che si chiama "stato
coerente".
Pero' esperimenti dello stesso tipo si possono fare anche in
condizioni in cui i fotoni viaggiano davvero uno per uno; e la l.
di coerenza si vede allo stesso modo.
Ora dovrei spiegare che cos'e' invece la "larghezza di coerenza", ma
per stasera ho consumato il tempo che posso dedicare a queste cose...
 
-- 
Elio Fabri


Anche io volevo porre la stessa domanda di Santini ... questa volta
però la risposta tradisce totalmente la mia razionalità (certamente
fatta di pregiudizi nati nel mondo in cui viviamo).
Ricapitoliamo:
1) Niente massa del fotone (con una certa ripulsione si può accettare,
intendendo per massa una "qualità" della materia" come se fosse per
esempio una carica elettrica).
2) Niente dimensione (volume e superficie esterna).
3) La legge di Newton non è valida perché F = 0*m/r*2  ed il fotone
è invece attratto da un buco nero.
4) Vale ed è verificata la teoria della RG.
La fotone non è più una particella?
Le sue caratteristiche si trasferiscono nella dualità dell'onda di
propagazione e le sue dimensioni sono  date dalla "lunghezza di
coerenza" e dalla "larghezza di coerenza". L'ordine di grandezza varia
in funzione della lunghezza d'onda e quindi le dimensioni del fotone
potrebbero essere anche dell'ordine dei chilometri.
In cosa ho sbagliato?
Stefania

 In cosa ho sbagliato?
Non e' che hai sbagliato qualcosa: e' che fai fatica a liberarti da
concetti della fisica macroscopica.
E per questo c'e' poco da fare: ci vuole allenamento...
 
-- 
Elio Fabri