Newsgroup: it.scienza.fisica
Titolo: spin dell'elettrone

Da che cosa e' composto un elettrone?

 Da che cosa e' composto un elettrone?
Se non mi sbaglio, lo si ritiene elementare, ed anche puntiforme (cioč senza
una vera e propria estensione nello spazio).
Ciao!
 
--
Roberto Rosoni
<roberto...@liberoLock.it> (Remove the Lock in your replies)
 
Programmatore: chi ti risolve, in modo incomprensibile, un problema che non sapevi di avere.
 

 Roberto Rosoni
-- 
questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito 
http://www.newsland.it/news
 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

 Ciao!
Si č vero lo si ritiene come dici tu am io non capisco alcune cose:
1. Come fa ad avere uno spin se non e' composto da almeno due pezzi o
qualcosa del genere?
2. Come fa ad essere puntiforme?
3. Il fatto che l'elettrone possa essere visto come onda spiega queste
due cose?

 due cose?
1. la tua domanda sembra presupporre un modello per lo spin di tipo 
meccanico (la solita trottola ?). Penso che sarebbe meglio partire da 
un' analisi del perche' ritieni che ci vogliano "almeno due pezzi o 
qualcosa del genere". A meno che non ti vada bene la sequente risposta. 
Si' "qualcosa del genere": ci sono 2 componenti della funzione d' onda 
(nel caso non relativistico).
2. Se puntiforme == senza struttura interna, come fa non lo so ma gli 
esperimenti finora fatti sembrano confermarlo. La domanda pero' mi suona 
strana. Se chiedessi "come fa la terra a fare una rivoluzione attorno al 
sole in circa 365 giorni?" cosa mi risponderesti ?
3. Dipende da cosa vuol dire per te "spiega" (e anche cosa vuol dire 
"visto come onda"). Per 1, in parte, direi di si' (vedi quanto sopra 
sulla descrizione a 2 componenti). Per 2 direi di no. Sia oggetti 
semplici (senza struttura) sia oggetti composti (con struttura interna) 
sono descrivibili  da f. d' onda in MQ.
Giorgio

 due cose?
Non saprei, ma se non sbaglio, in un certo senso *tutto*, me e te inclusi, è
un onda. Credo che questo venga fuori dalla 
eq.ne
 di Schroedinger (o
dall'onda associata di de Broglie?)
Scusa, ma ora devo andare: si sta avvicinando un gruppo di strani
personaggi, con la faccia da Fisici, e armati di spranghe e bastoni... ;-)
Ciao!
 
--
Roberto Rosoni
<roberto...@liberoLock.it> (Remove the Lock in your replies)
 
Due rette parallele si incontrano all'infinito, quando ormai non gliene frega più niente.
 

 sono descrivibili da f. d' onda in MQ.
Credo che queste domande "ingenue" sorgano spontaneamente se alcune
proprieta' dell'elettrone vengono chiamate con nomi che portano
invariabilmente a modelli meccanici.
All'inizio infatti l'elettrone era considerato una sferetta di cui si era
calcolata addirittura il raggio facendo l'ipotesi che la sua massa fosse di
origine elettromagnetica.
Oggi e' ovvio che quei modelli sono superati, ma non sarebbe una cattiva
idea definire con chiarezza cosa si intende _oggi_ con *spin* della
particella.
Una curiosita' lo "spin" deriva dalla funzione d'onda oppure la funzione
d'onda viene scelta in modo da presentare una proprieta' di spin nota a
priori?
Ricordo vagamente che lo spin in Meccanica quantistica sia stato introdotto
rendendo relativisticamente invariante l'eq. di Schroedinger (come si
scrive?).E' giusto?
Ciao.
Riccardo
--------------------------------
Inviato via 
http://usenet.libero.it

 scrive?).E' giusto?
OK per lo spelling. Sulla storia, le cose sono un po' piu' articolate.
Quello che ricordi e' che da una estensione relativistica dell' eq. di 
Schr. (l ' equazione di Dirac) si puo' ricavare che le particelle 
descritte da tale equazione devono avere spin 1/2. Tuttavia, il 
passaggio per l' equazione relativistica non e' necessario e 
storicamente lo spin e' apparso prima nell' ambito della vecchia teoria 
dei quanti (quella alla Bohr per intenderci). L' equazione di Pauli e' 
poi una versione non relativistica dell' eq. di Schr. per particelle a 
spin 1/2. Puo' essere dedotta come caso limite di quella di Dirac ma 
potrebbe essere giustificata di per se'.
Ciao
Giorgio

 potrebbe essere giustificata di per se'.
Quindi quando Stern e Gerlach dimostrarono sperimentalmente la
quantizzazione del momento angolare intrinseco dell'elettrone, Pauli
modifico' l'eq. di Schr. per tenerne conto?
Ciao


 modifico' l'eq. di Schr. per tenerne conto?
Non proprio. Stern e Gerlach fecero esperimenti con fasci atomici 
(argento e altro) non direttamente con elettroni. Pauli introdusse 
correttamente la quantizzazione del mom. angolare intrinseco per 
spiegare gli esperimenti ed in particolare l' effetto Zeeman anomalo in 
modo astratto. Furono Uhlenbeck e Goudsmidt che scrissero un lavoro in 
cui mostravano che i risultati di Pauli potevano essere interpretati in 
termine di un elettrone "spinning". La proposta di U. e G. pur generando 
varie perplessita' fu inizialmente accolta in modo positivo da gran 
parte della comunita' scientifica per poi essere abbandonata in favore 
della successiva equazione di Pauli (spinori a 2 componenti) e di Dirac 
(spinori a 4 componenti). Questa interpretazione iniziale, pur con i 
suoi aspetti incoerenti fu comunque considerata molto piu' attraente ed 
intuitiva della rappresentazione a 2 valori delle f. d' onda non 
relativistiche. E p. es. e' stata frequentemente utilizzata dai chimici.
Per questo le tracce di questo approccio sono rimaste nella tradizione 
didattica e arrivano fino a noi.
Forse sarebbe bene svecchiare la tradizione sulla didattica di  questi 
argomenti eliminando la rotazione dell' elettrone o spiegandone per bene 
la genesi storica. Purtroppo grandi sforzi didattici non se ne vedono 
molti in giro :-(
Giorgio

 personaggi, con la faccia da Fisici, e armati di spranghe e bastoni... ;-)
Che faccia hanno?
Pero' spranghe e bastoni sono solo virtuali :-)
-------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica "E. Fermi"
Universita' di Pisa
-------------------

> > Da che cosa e' composto un elettrone?
La materia che tu conosci è una manifestazione macroscopica di un micromondo
che ha caratteristiche non sempre descrivibili con i "termini" del "nostro
mondo". Il concetto di "composizione", applicato alle singole particelle
subatomiche, non ha nessun significato. Si potrebbe dire che è semplicemente
costituito da materia, ma questo fuorvia abbastanza, perchè utilizziamo un
concetto piuttosto macroscopico per qualcosa che è preferibile indicare
genericamente col nome di "entità" fisica. Allo stesso modo non ha senso
parlare di estensione spaziale, di carattere puntiforme e di altri concetti
geomerici euclidei (e non), insufficienti ed inadeguati anche quando se ne
considerino le maggiori e più sottili astrazioni (come il concetto di punto
o di retta). Devi vedere l'elettrone come una entità fisica, non
assimilabile a nulla che sia da esso distante numerosi ordini di grandezza,
che presenta determinate caratteristiche. Inoltre tali caratteristiche
vengono speso evidenziate con strumentazione "invasiva"...ma questo è un
altro discorso. Come descriverlo quindi? Beh...innanzitutto ha una massa
(m/1936, m= massa del protone - anche qui ci sarebbe da dire molto per
essere più precisi!). Non si può parlare di estensione e quindi non si può
parlare di densità (semplicemnete sono proprietà che non sembrano
"appartenere" a questa entità fisica), Quindi ci troviamo davanti ad una
massa che non ha estensione! E guai a parlare di densità infinita e cose
varie: semplicemnte non si può parlare di dimensioni per l'elettrone. Si
comporta come una particella in certe situazionei e come onda in altre (vedi
esperimento delle due fenditure e teoria dell'osservazionismo quantistico).
Ma quando si compota come onda la massa dove finisce? Beh...anche un fotone
ha una massa non nulla (basta metere insieme la relazione E=hf, le leggi
della relatività speciale e la relazione di De Broglie) e nonosante ciò non
ha una estensione spaziale. E guai a pensare l'elettrone come un alternarsi
di stati in cui è particella e stati in cui è onda: esso non è nè l'una nè
l'altra cosa (tantomeno tutte e due assieme): è l'osservazione che determina
la rilevazione/rivelazione dell'una o dell'altra natura (collasso del pac.
d'onda). Circa la meccanica quantistica sappi che non è affatto corretto
affermare che essa sta al microscopico come la meccanica newtoniana sta al
macroscopico. L'indagine del microcosmo ci ha solo costretti a rivedere le
cose e a strutturare una fisica che descrivesse i fatti sperimentali,
compresi quelli prima descritti dalla meccanica classica. Quindi attezione
al fatto che tanto un elettrone quanto un elefante possano essere descritti
dalla meccanica quantistica. Gli stessi numeri quantici (principale,
secondario, ecc) vennero fuori da relazioni empiriche per spiegare la
distribuzione delle righe spettrali. Poi furono "usati" per la
quantizzazione di diverse grandezze fisiche (energia, momento magnetico,
momento angolare, ecc). E' solo con l'avvento della meccanica quantistica
che essi tornano alla ribalta questa volta come "esigenza" puramente
matematica. Lo spin dell'elettrone va inquadrato esattamente in questa
ottica. Non ha molto senso voler attribuire ai diversi numeri quantici
significati "classici" come la forma dell'orbita o il senso di rotazione
dell'elettrone. L'elettrone non ruota e non si muove lungo orbite come fosse
un proiettile! Esso è una entità fisica, ben descritta dalla meccanica
quantistica. Quale significato allora ascrivere alla discriminazione degli
atomi di idrogeno dell'esperienza di Stern e Gerlach? Oppure: perchè mai
allora il modello geometrico di bohr-sommerf. & Co ha dato una più o meno
valida (seppur provvisoria) spiegazione del significato di quesgli strani
numeri che venivano fuori dagli esami spettr.? Beh...semplicemente perchè,
impregnati come eravamo (e siamoooo!!!!!!!) di fisica classica ci siamo
inventati un modello classico, planetario, dell'atomo ed abiamo cercato di
interpretare il tutto su quella base concettuale. Ma la meccanica
quantistica per fortuna non si pone questi problemi di interpretazione, ma
si limita ad una rigorosa descrizione degli eventi fisici ad ogni livello.
Le cose sono ben più complesse ed affascinanti...ma....
daniele marasco

 Pero' spranghe e bastoni sono solo virtuali :-)
Non sono tanto certo che spranghe & bastoni resterebbero solo virtuali, se
ti dicessi com'è la faccia da Fisico... :-)))
Ciao!
 
--
Roberto Rosoni
<roberto...@liberoLock.it> (Remove the Lock in your replies)
 
Ogni Soluzione Genera Nuovi Problemi. (A Murphy Law)
 

> > Da che cosa e' composto un elettrone?
La materia che tu conosci è una manifestazione macroscopica di un micromondo


 onda) puo' dar luogo a multipletti energetici.
Stiamo forse parlando degli orbitali di tipo p?
Forse ricordo male, anzi e' molto probabile, ma non si parlo', nel caso
dello spin dell'elettrone, di accoppiamento con il debole campo magnetico al
quale veniva sottoposto l'atomo, che causava lo splitting di un livello
energetico che in condizioni di assenza del campo sarebbe unico?
..........
Ciao.


 delle particelle nei collisori?
Nessuna relazione diretta.
La "sezione d'urto" esiste anche nell'urto (e+,e-). Perche' poi non
(e-,e-)? 
L'esistenza di una struttura interna, quindi di un fattore di forma,
influisce sulla forma precisa che prende la sezione d'urto
differenziale, ma la differenza non e' "tutto o niente".
Temo di non poter dire di piu' senza fare un ... breve corso di "teoria
dello scattering".
Magari mi farebbe bene: mi ripasserei quello che insegnavo 20 anni fa e'
piu' :)


 scelta poco felice.
Sentendo parlare dell'equivalenza massa-energia fino alla nausea, viene
spontaneo attribuire una massa anche al fotone.
Se ricordo bene si dice che e' la massa a riposo del fotone ad essere nulla.
Ma in quale sistema di riferimento il fotone e' fermo?
Se nell'effetto Compton si calcola la frequenza del fotone dopo l'urto
attribuendogli una massa pari a hf/c^2 si ottiene almeno l'ordine di
grandezza della variazione di frequenza oppure tale calcolo da un risultato
del tutto sballato?


 del tutto sballato?
Non mi e' chiaro come faresti il calcolo.
Il fenomeno e' un urto elastico fra un elettrone (inizialmente fermo) e
un fotone.
Per studiare l'urto devi usare la conservazione dell'energia e della
quantita' di moto.
Dove entra la "massa" del fotone? Quella che entra di certo e' la
relazione E = cp che ho scritta sopra; e inoltre la (*) applicata
all'elettrone.
Se conosci un modo diverso, fammelo vedere.


viene spontaneo attribuire una massa anche al fotone.
Il fotone in un riferimento galileiano *ha* la massa m=hf/c^2
*per definizione*, e si parla di massa relativa ovviamente.
In termini assoluti invece un fotone si puo` solo intendere come
una linea d'universo del genere luce con associato un campo di
vettori P ad essa tangenti.
Un vettore "impulso" P avente carattere primitivo (rispetto alla
massa propria e alla 4-velocita` che sarebbero prive di
significato fisico).
-- 
Ciao,		| Attenzione! campo "Reply-To:" alterato ;^)
Remigio Zedda	| E-mail: 
remi...@tiscali.it
 
	-- Linux 2.4.18 su Debian GNU/Linux 3.0 "Woody"

 Se conosci un modo diverso, fammelo vedere.
Dal punto di vista formale si ottiene la quantita' di moto corretta E/c (tra
parentesi ho letto sul volume della "Corso di Fisica di Berkeley" che questa
relazione vale anche in ambito classico) semplicemente moltiplicando la
"massa" del fotone per c: ma questa in fondo e' numerologia.
Il calcolo volevo condurlo come lo si fa in ambito classico.Nel caso di urto
con uno specchio di massa M potrei scrivere
hf/c = Mv' + hf'/c
hf = 1/2mv'^2 + hf'
E' ancora possibile farlo per l'effetto Compton sostituendo la quantita' di
moto e l'energia dell'elettrone con le corrispondenti espressioni
relativistiche, cioe' qualcosa di simile a questo:
hf/c = gamma mv + hf'/c
hf + m_oc^2 =gamma m_oc^2 + hf'


 ?
Perfetto. Solo ti suggerisco di dimenticare anche le espressioni gamma
mv e gamma mc^2 (perche' hai scritto m_0? e' la stessa m che nell'altra
formula!)
Basta indicare con p, E impulso ed energia dell'elettrone, e poi
ricordare che tra loro esiste la relazione che ti ho gia' scritta.
Beh, ho scritto "perfetto", ma non dovevo: l'impulso e' un vettore, e tu
te ne sei dimenticato. Di regola dopo l'urto fotone ed elettrone se ne
vanno via obliquamente.
Anche nell'esempio dello specchio hai sbagliato un segno.
