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Titolo: domande fatte a un ricercatore infn.it

Consideriamo due magneti che stanno respingendosi (o che vorrebbero
farlo ma non possono perché in qualche modo impediti). Lei dice che
questo avviene perché i due magneti si stanno scambiando fotoni: OK.
- Immagino che questi fotoni siano di frequenza per noi non visibile: 
ma possono essere osservati con un dispositivo adatto?
- Allontanando i due magneti a un certo punto l'effetto svanisce: i fotoni 
continuano ad essere spediti senza raggiungere l'altro magnete?
- E' il campo magnetico di ogni magnete che induce l'altro magnete a
spedire fotoni?
 
- Se invece i due magneti vogliono attirarsi, ciò dipende da un diverso
meccanismo o è una "diversità" nei fotoni scambiati a provvedere?
- Mentre nel caso precedente l'energia necessaria ad allontanare i 
magneti viene certamente fornita da chi li avvicina, in questo caso 
l'energia non viene fornita in quel momento: è stata fornita al momento
della fabbricazione dei magneti o nel momento di un loro eventuale
allontanamento oppure è una "forza innata"? (non saprei come meglio 
definirla).
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Mi è stato risposto che le risposte sono note, ma che è difficile rispondere
con parole. Eppure a me basterebbe un Si oppure un NO, mica pretendo di 
capire come si arriva al SI o al NO. Qualcuno può accontentarmi?

Il 05/04/21 14:12, gino-ansel ha scritto:

Non io. Ma non perché voglio farti un dispetto. Il problema è se ci sono 
o meno i presupposti per comunicare, ovvero scambiare messaggi che 
vengano recepiti correttamente all' altro estremo della comunicazione.
 
Provo, con tutti i limiti del caso, con un'analogia. Supponiamo che tu 
chieda ad un virologo informazioni sul meccanismo di infezione da 
coronavirus. Lui ti dà delle spiegazioni sui meccanismi biochimici di 
penetrazione nelle cellule ma, si accorge che non hai gli elementi  per 
poter seguire il dettaglio della spiegazione e ciò nonostante insisti a 
chiedere se la cellula vuole incorporare il virus per "affinità 
elettive". Difficilmente potrà rispondere con un sì o un no a domande 
non sufficientemente precise.
 
Questo significa che devi rinunciare a porre domande? No, ma solo se 
provi a partire con domande più semplici e impari anche a riconoscere 
anche la presenza di limiti comunicativi obiettivi.
 
Ignoro tutto del contesto della domanda. Ma anch'io avrei difficoltà a 
rispodere con un no o un sì alle tue domande per il modo con cui sono 
formulate. Aggiungo anche, per evitare equivoci, che userei più o meno 
le parole del tuo corrispondente se ricevessi una domanda su fotoni 
virtuali da parte di chiunque non abbia idea di cosa vuol dire 
quantizzare un campo.
 
Giorgio


nessun contesto particolare, il ricercatore ha pubblicato materiale
sull'elettromagnetismo e verso la fine dice che le particelle con carica
elettrica (di un magnete, di un bullone, di un pezzo di carta, ...)
si comunicano la loro presenza scambiandosi <fotoni> in quanto 
mediatori del campo elettromagnetico, questo scambio inoltre
determina l'allontanamento delle cariche (come succede a due persone
in barca che si scambiano un pallone). Chiaramente l'informazione
(informazione, non teoria) è incompleta perchè non parla del caso
in cui c'è attrazione. Quanto al fatto che i fotoni servano pure
per informare della presenza delle particelle  ho ricevuto un'informazione
opposta da un diverso ricercatore. Non cito e non dò link visto
che critico persone comunque gentili. Possibile che io abbia capito l'8 per 
il 18 (ma ne dubito).
 
Informazioni un po' più dettagliate (ma non mirate ai magneti) le trovi
anche in Hawking (dal big bang ai buchi neri, cap. 5) anche in Rovelli
ed altri. In genere chi fa ricerca è contento di comunicare il succo
del proprio lavoro anche alla gente comune: pertanto quel ricercatore
mi ha stupito: lui non divrebbe sapere a priori che io sono un
rompicoglioni,  forse ha "naso"  :-) 
 

 rompicoglioni,  forse ha "naso"  :-)
 
La richiesta di informazioni in sé non è "rompere i coglioni". Ma questo 
non toglie che il salto tra il significato tecnico che ha un fotone 
virtuale per un fisico che conosce la QED e una qualunque persona senza 
  un notevole background in fisica teorica è veramente enorme. La 
metafora delle persone che si scambiano il pallone la conosco. Come 
tante metafore nasce e ha senso nella testa di chi ha più o meno capito 
di cosa sta parlando e spera in questo modo di passare almeno una parte 
dell'informazione a sua disposizione. Tuttavia molte metafore (e questo 
auccede anche nella vita quotidiana) riescono male perché chi le usa 
sottovaluta il diverso significato che cpossono avere per il ricevente 
della comunicazione.
 
Potrebbe andar meglio se ti dicessi che invece di un pallone si 
scambiano oun boomerang o un frisbee che può arrivare all' altra persona 
da tutte le possibili direzioni? Forse questa modifica della metafora 
potrebbe spiegarti perché fotoni virtuali possono mediare anche 
attrazioni. Ma... da qualche parte ci sarà un ulteriore "inghippo". Tu 
prenderesti sul serio la mia metafora del boomerang e cercheresti di 
usarla per farti un quadro mentale in cui inserire informazioni diverse, 
col risultato di sbattere contro un nuovo muro.
 
Personalmente non ho preclusioni a spiegare quello che faccio. Tuttavia 
mi riservo il diritto di selezionare le informazioni a seconda delle 
possibilità che siano recepibili in modo corretto dall'altra parte. 
Inoltre c'e' anche un atteggiamento filosofico di fondo. Per molti miei 
colleghi (in genere chi viene dalla fisica teorica o sperimentale delle 
alte energie) lo scopo della fisica è un programma riduzionista per cui 
un fotone *è* la base per spiegare i fenomeni elettromagnetici (insieme 
alle particelle cariche, naturalmente) pertanto cercheranno di passare a 
tutti l'idea che se non si capiscono i fenomeni in termini di fotoni 
(reali o virtuali) non si sono capiti.
Io penso invece che un approccio non-riduzionista in cui ad ogni livello 
(scala) è opportuno usare la descrizione più appropriata a quel livello 
è l'approccio più fedele a quello che si fa in qualsiasi laboratorio ed 
è coerente col fatto che la QED non falsifica la descrizione data dalle 
equazioni di Maxwell su scala macroscopica.
 
Per cui, ti chiedo: ma a che ti serve una descrizione in termini di 
fotoni (virtuali o reali)? qualè il fenomeno che vuoi spiegarti? Vuoi 
saperlo solo perché hai letto o qualcuno ti ha detto che quella è la 
spiegazione "ultima"? In questo caso dovresti fermarti al racconto che 
hai letto o sentito ma senza cercare di andare nei dettagli: staresti 
approfondendo una metafora e non la teoria che sta dietro la metafora.
 
Se invece la tua curiosità nasce da esigenze più pratiche, quasi 
sicuramente il livello "fotoni" è molto al di là di quello che ti serve 
davvero.
 
Giorgio

 sicuramente il livello "fotoni" è molto al di là di quello che ti serve 
 
È viceversa: dall’esperienza pratica mi venne la curiosità di saper cosa 
dicono le teorie, lo stesso T.Russo mi disse che per migliorare il rendimento 
l’unica cosa da fare è provare e riprovare (ovviamente quando si è già vicini 
ai limiti, anzi oltre il limite a sentire chi mi dice dell’asino senza però 
contestare i miei metodi di misura, comportamento direi inaccettabile)
 
Visto che mi hai dedicato del tempo te ne ringrazio e cerco di ricambiare
con qualcosa che forse ti divertirà:  provo a rispondermi **da solo**
(cioè trascrivo cosa ho scritto a quel ricercatore inserendo **xxx*** le 
risposte che m'immaginavo m'avrebbe dato)
 
Grazie
Gino
...................................................................................................................................
Consideriamo due magneti che stanno respingendosi (o che vorrebbero 
farlo ma non possono perché in qualche modo impediti). Lei dice che 
questo avviene perché i due magneti si stanno scambiando fotoni: ok. 
- Immagino che questi fotoni siano di frequenza per noi non visibile: 
ma possono essere osservati con un dispositivo adatto? **NO, DEVONO
ESSERCI IN BASE A CALCOLI VERIFICATI PER ALTRI VERSI**
- Allontanando i due magneti a un certo punto l'effetto svanisce: i fotoni 
continuano ad essere spediti senza raggiungere l'altro magnete? **NO**
- E' il campo magnetico di ogni magnete che induce l'altro magnete a 
spedire fotoni? **NON SI SA**
 
- Se invece i due magneti vogliono attirarsi, ciò dipende da un diverso 
meccanismo o è una "diversità" nei fotoni scambiati a provvedere? 
**C'E UNA DIFFERENZA NEI FOTONI SCAMBIATI**
- Mentre nel caso precedente l'energia necessaria ad allontanare i 
magneti viene certamente fornita da chi li avvicina, in questo caso 
l'energia non viene fornita in quel momento: è stata fornita al momento 
della fabbricazione dei magneti o nel momento di un loro eventuale 
allontanamento oppure è una "forza innata"? (non saprei come meglio 
definirla). **E’ UNA FORZA INNATA**

 quantizzare un campo.
E anche senza quantizzare il campo, ma solo pensando "alla Feynman",
non sa neppure che il fotone scambiato tra due elettroni è di tipo
spazio: nel rif. del centro di massa ha addirittura energia nulla e
impulso non nullo.
E' proprio per questo che si chiama "virtuale": reale non può
essere...
 
 
-- 
Elio Fabri

 è la spiegazione "ultima"?
Secondo me la ragione è un'altra.
Avrai notato che tutti parlano di fotoni anche quando non ce ne sarebbe
nessun bisogno: un pacchetto d'onde andrebbe altrettanto bene.
Anzi meglio, perché non si può pensare ai fotoni come palline
classiche!
Invece è proprio questa l'attrattiva: chi parla di fotoni li preferisce
proprio perché si sente autorizzato a pensare a piccolissime palline.
 
 
-- 
Elio Fabri

 precisando però che è solo un’ottima approssimazione?
 
E chi dice che non si faccia? La teoria di Huygens è già 
un'approssimazione rispetto alle equazioni di Maxwell. I fisici lo sanno 
e sanno anche qual è il limite di validità di ogni formulazione.
 
Giorgio

 quella che ne risulta è appunto un'attrazione.
 
:O :O :O :O :O Non pensavo che avrei mai potuto leggere una 
cosa del genere (spiego: so che la questione dell'attrazione è 
una di quelle domande che non vanno fatte nei termini di cui al 
post di inizio thread. Ma è comunque di quelle per le quali ho 
sempre desiderato una spiegazione e se pure ho capito solo a 
molto grandi linee, è stato come scostare la tenda oltre la 
quale non pensavo mai avrei gettato una furtiva occhiata).

 una furtiva occhiata).
Sono contento che ti sia piaciuta, e quindi ora mi diverto a smontarla
:-)
Viene facile un'obiezione.
Se le cose stanno così, perché due cariche uguali si rsepingono sempre
e due cariche opposte si attraggono?
 
In effetti la mia è una falsa spiegazione, anche se contiene un
briciolo di verità.
Ti mostro un dato di fatto, ben noto.
Considera un caso diverso, come per es. quello che interviene
nell'esperimento di Rutherford, Geiger, Marsden.
Lì si deve capire che succede quando una particella alfa (carica +2e,
massa circa 4 volte quella del protone) incontra un nucleo per es. di
oro (carica +79e, massa circa 197 protoni).
Data la grande differenza di massa, possiamo supporre che il nucleo di
oro non si muova, e la particella alfa venga deviata dalla forza
repulsiva.
Rutherford ragionò così, usando la meccanica classica (la m.q. non
esisteva ancora) e arrivò alla famosissima formula che dà la
probabilità di una deflessione a un certo angolo. Non importa ora
scrivere la formula.
Solo per informazione storica (siamo nel 1913, mi pare) quando mise a
confronto la formula coi dati sperimentali trovò ottimo accordo, il
che confermò l'idea che la carica positiva di un atomo fosse raccolta
in una piccolissima regione (appunto il nucleo) e non distribuita su
tutto lo spazio occupato dall'atomo, che era parecchio più grande.
 
Ti starai chiedendo: ma che c'entra con la domanda?
Piano piano ci arriviamo.
 
Passa qualche anno, nasce la m.q. e si ripete lo stesso calcolo usando
l'eq. di Schroedinger.
Immagino che chi fece per primo il calcolo (mi pare Mott) si
aspettasse un risultato diverso, come accadeva con tante altre cose in
cui la m.q. dava risultati anche molto diversi dalla mecc. classica.
Invece, sorpresa! Il calcolo quantistico riproduceva *esattamente* la
formula di Rutherford (nota che questo è un caso in cui l'eq. di Schr.
si sa risolvere esattamente, quindi non c'erano in ballo
approssimazioni).
(Non so se sia ignoranza mia, ma non ho mai visto una spiegazione di
questa incredibile coincidenza.)
 
Ma c'è di più.
Nell'eq. di Schr. non compare la forza tra le due particelle, ma
l'energia potenziale.
E' ben noto che se le cariche sono uguali l'en. potenziale va come 1/r
(positiva) mentre se sono opposte va come -1/r (negativa).
Tuttavia il risultato finale, quello che si chiama la sezione d'urto
differenziale, risulta dato dalla formula di Rutherford in entrambi i
casi.
In altre parole, se non si fosse saputo per altra via che le
particelle alfa erano positive, l'esperimento di R-G-M non avrebbe
potuto dire niente: il risultato con particelle alfa negative
(antialfa?) sarebbe stato lo stesso.
 
 
-- 
Elio Fabri

 scala macroscopica. 
preciso meglio: 
anche per la QED in un omopolare vale sempre la legge di Faraday? 

Ovviamente non avrei mai pensato a una potenziale obiezione 
:)))

 di questa incredibile coincidenza.) 
 
 
 
Ammetto di non aver mai approfondito la questione ma a naso la cosa non mi sembra cosi' strana. C'e' sempre la simmetria O(4) sottostante da tenere in conto, e con le opportune trasformazioni il potenziale Coulombiano in tre dimensioni viene trasformato in un oscillatore armonico in quattro, per cui l'approssimazione semi-classica diviene esatta. Sono abbastanza certo di aver letto qualcosa in merito (forse qualcosa di Kleinert?) ma devo andare in cerca e non posso promettere niente in tempi brevi.
 
Davide C.

 per cui l'approssimazione semi-classica diviene esatta.
?
Intanto non vedo perché parli di approssimazione semi-classica.
Qui la questione è diversa.
Rutherford considerò le traiettorie classiche (iperboli) assumendo
parametri d'urto distribuiti a caso e ricavò la corrispondente
distribuzione degli angoli di scattering.
Calcolo assolutamente classico, non quasi.
 
Il calcolo quantistico è lo risoluzione dell'eq. di Schroedinger con
dato comportamento asintotico: onda piana più onda sferica asintotica
uscente.
Non vedo né come giochi l'invarianza SO(3,1) né come si colleghino i
due procedimenti.
 
Del resto anche nel caso degli stati legati l'invairanza c'è sia in
mecc. classica sia in quantistica, ma i risultati sono ovviamente
diversi.
L'effetto dell'invarianza SO(4) è in mecc. classica di spiegare perché
con una trasf. alle variabili di angolo-azione si trova che la
hamiltoniana dipende solo da una delle tre variabili di azione.
Nel caso quantistico è più facile vedere la cosa con una trattazione
algebrica, studiando le rappr. irriducibili di SO(4) ecc.
Puoi vedere
http://www.sagredo.eu/temp/H-SO4-e.pdf
 
 
 
-- 
Elio Fabri

 il lavoro di Fock l'ho rielaborato anni fa, senza pubblicare niente. 
Ecco, quello invece e' qualcosa che non conoscevo...
 
 
Ho cercato di recuperare un articolo che mi pareva di ricordare ma finora senza fortuna; tento dunque di riassumere i miei ricordi, ma sono cose che ho lessi una decina d'anni fa per pura curiosita', quindi non e' impossibile che prenda cantonate... prendi tutto il seguito cum grano salis.
 
 
 
 
 
Se consideri il problema di Keplero in due dimensioni esiste una combinazione di trasformazioni (Levi-Civita per le coordinate piu' la riparametrizzazione temporale di Eulero-Sundman) che mappa le equazioni del moto in quelle di un oscillatore armonico (per gli stati legati); tutte cose nate (e note) tra la fine dell'800 e i primi del '900. La generalizzazione a tre dimensioni e' arrivata solo negli anni '60 con le trasformazioni di Kustaanheimo-Stiefel. Verso la fine degli anni '70 Duru e Kleinert sono cosi' riusciti a calcolare il propagatore per l'atomo di idrogeno dall'integrale di Feynman. (Caveat: ho studiato per lo piu' in tedesco e inglese, quindi sono un po' incerto sulla terminologia italiana...)
 
 
 
Ora, per lagrangiane quadratiche il propagatore e' interamente determinato dalla soluzione *classica* delle equazioni del moto. (Quello che intendevo con la rozza espressione "l'aprossimazione semi-classica diventa esatta".) E da qui *mi pare* seguisse l'identita' delle sezioni d'urto classica e quantistica; tuttavia confesso che qui e' dove i ricordi si fanno fumosi, quindi potrei ricordare fischi per fiaschi.
 
 
Non ho intenzione di dilungarmi oltre, anche perche' rischierei solo di portarti fuori strada nel caso stia prendendo cantonate. Devo dare un'occhiata al libro di Kleinert quando torno in ufficio, ma sono 1600 pagine e non brilla per chiarezza didattica...
 
Davide C.