Newsgroup: it.scienza.fisica
Titolo: Il fotone, soggetto, si vede

specchio.
Per prima cosa bisogna capire come ti vedi allo specchio.
Tu vedi la tua immagine riflessa nello specchio perché dei fotoni
inviati sul tuo corpo vengono riflessi e vanno verso lo specchio dove
vengono nuovamente riflessi e arrivano ai tui occhi.
Tu vedi perché qualcosa (i fotoni) ha interagito con il corpo ed è stato
rilevato da un sensore (i tuoi occhi).
In questo senso è possibile vedere un fotone ad esempio inviando degli
elettroni che interagendo con esso verrebbero poi rilevati da un
sensore.
Bye,
Matteo
PS Non so se sono stato chiaro ma ho un sonno pazzesco e potrei aver
scritto anche cavolate.

 
 Questa, onestamente, non l'ho capita.
mario.

Sono d'accordo con la risposta molto "operativa" data da Matteo al quesito
sulla possibilità del fotone di specchiarsi. Prima di porsi questo tipo di
problemi, peraltro molto divertenti, bisogna sempre chiedersi di quali
operazioni fisiche parliamo. A proposito di queste questioni, mi permetto
di consigliare a tutti il libro di P.W. Bridgman   intitolato "La logica
della fisica moderna." edito da Boringhieri in una serie economica (una
volta tanto!). Oltre ai problemi posti da Matteo, proviamo a pensare al
problema: ipotizziamo (e questo non è possibile perchè si violano vari
principi quantistici, a mio parere) che un fotone possa "emettere" un altro
fotone in direzione diversa da quella del suo moto(poniamo ortogonale);
nella direzione del suo moto non potrebbe, dato che dovrebbe emettere
qualcosa che viaggi a velocità maggiori o minori di c, cosa notoriamente
impossibile per un fotone. Il punto è:il fotone emesso reincontrerà mai il
fotone di partenza dopo la riflessione contro uno specchio? Senza scomodare
le trasformazioni di Lorentz o i diagrammi di Minkovski, la risposta è no!
Infatti sono due corpi che viaggiano alla medesima velocità compiendo dallo
stesso punto di partenza tragitti di lunghezza diversa fino al punto di
incrocio delle loro traiettorie. Quindi vi arrivano a tempi diversi. Spero
di non avervi rotto con la mia prolissità!
Ciao
Giuseppe

 stato rilevato da un sensore (i tuoi occhi).
Poiche' in meccanica quantistica esiste l'interazione fotone-fotone il
nostro fotone riflette e assorbe (o meglio interagisce) come qualsiasi
altro corpo.
Quindi io (fotone che vuole vedersi allo specchio) immagino di
interagire con un altro fotone il quale, riflesso poi da uno specchio,
interagisce nuovamente con me.
Da questa doppia interazione dovrei ricevere informazioni su come sono
fatto, come qualsiasi altro essere.
Beh, certo potrei non essere contento di quello che vedo, ma almeno mi
sono visto :-)
Peccato che le trasformazioni di Lorentz non lo prevedano: non me ne
danno il tempo!
Ciao,
	MaRcO

esiste un sistema inerziale in cui il fotone e' in quiete.
Il fotone ha velocita' = c in qualsiasi sistema di riferimento.
In nessun riferimento potra' mai essere in quiete.

qualcosa che viaggi a velocità maggiori o minori di c, cosa notoriamente
A mio parere se potesse emettere un fotone potrebbe emetterlo anche
nella direzione del suo moto e questo fotone emesso avrebbe comunque
velocita' = c in quanto tale velocita' e' indipendente dalla velocita'
della sorgente, sia essa una lampadina, un laser o un... fotone
fosforescente.

         MaRcO
-- 
  Ciao,
  Valter Moretti
----------------------------------------------------------
 Valter Moretti, 
 Department of Mathematics
 Trento University


-- 
   VERO!


 
La questione risiede proprio in questo: cosa ha di particolare il fotone
che fa si che esso non possa avere il suo bel sistema di riferimento
solidale a se stesso?
Faccio notare che la soluzione standard la so: e' una particella di
massa zero, etc etc.
Ma tale soluzione non e' incontrasto con il principio di relativita'?
Io ho sempre capito che esso dicesse:
Le leggi fisiche sono le stesse in qualsiasi sistema di riferimento in
quiete, dove per sistema di riferimento (entita' astratta) si
sostituisce un sistema fisico la cui unica caratterizzazione possibile,
che non violi apertamente lo spirito di relativita', e data dalla
presenza di particelle.
Secondo me in tale paradigma non entra in gioco la separazione tra
particelle di massa diversa o uguale a zero.
Spero di aver ben espresso il mio dubbio.
Saluti,
	MaRco.

Ri-ciao, dopo aver letto la "traduzione" del tuo questito
 svolta da Paolo B. ho capito l'essenza della domanda.
 (da fisico a fisico: certo che da un fisico mi aspetterei un po'
 piu' chiarezza espositiva! :-) ).
 Ora credo di aver capito: il fotone vorrebbe specchiarsi
 attraverso uno o piu' fotoni da lui emessi e non attraverso 
 interazioni con la particella "virtuale" (nel senso dell'ottica)
 nello specchio. E' questo che intendevi? 
 E l'interazione fotone-fotone e' usata prima di raggiungere lo 
 specchio per produrre altri fotoni, e' cosi'?
 Ho dei seri dubbi sul fatto che un fotone *da solo* possa emetterne
 un altro o piu' solo tramite la mediazione di coppie particelle-
 antiparticelle virtuali (comunque i miei ricordi in proposito 
 affondano a diversi anni fa quando studiavo FT con C.M. Becchi che 
 conoscerai bene come il B di BRS[+ T lo "sfigato" ])...
 Ma dimentichiamoci momentaneamente del tipo di processo,
 e ammettiamo di lavorare con particelle di massa 0 "completamente 
 classiche".
 Usiamo le leggi di conservazione (che tanto devono valere anche nei
 processi mediati da particelle virtuali intermedie purche' i fotoni
 iniziali e finali siano reali e non ci siano altre particelle in
 e out. E ti viene fuori quando fai il calcolo dello "spazio delle 
 fasi".).
 Supponiamo che la particella madre abbia, in un sistema inerziale,
 impulso (NON quadri impulso, proprio impulso) P, e che figli a t=0
 in due particelle con impulso p1 e p2, pensiamo che lei rimanga
 quella con p1, l'altra e' la figlia. Deve essere
 P = p1 +  p2
 quadrando ottieni (* e' il prodotto scalare)
 PP = p1p1 + p2p2 + 2p1 * p2
 
 La conservazione dell' energia dice anche che, essendo le 
 masse nulle 
 PP = p1p1 + p2p2 + 2|p1||p2|
 Da cui
 p1*p2 = |p1||p2|
 questo e' possibile *SOLO* se p1 e' parallelo (ed equiverso) a p2 
 e quindi parallelo (ed equiverso!) anche a P.
 Ma allora che senso ha dire che il fotone si e' spaccato in due??
 
 Supponiamo che il fotone madre emetta N figli, ragionando come prima
 avremo
 PP = p1p1 + ... + pNpN + 2p1*p2 + 2p1*p3 + 2 tutte le coppie       
                                            possibili
                                            senza tener conto
dell'              
                                            ordine
  Ragionando come sopra si arriva all' identita'
  p1*p2 + p1*p3 +   ....  = |p1||p2| + |p1||p3| + ....
  Questa identita' e' possibile solo se TUTTI i p sono paralleli
  e paralleli (equiversi) a P. 
  Di nuovo, non ha molto senso dire che il fotone e' decaduto in N 
  fotoni!
  Quindi ci sono dei seri problemi gia' a dire che il fotone "emetta"
  altri fotoni..."da solo" (includendo l'interazione con tutti gli 
  altri campi nello stato di vuoto o comunque senza particelle
  reali di altri campi in e out.).
  L'interazione fotone-fotone connette due fotoni che gia' esistono
  (il diagramma minimo che io ricordo e' fatto con 4 fotoni come
   dicevo in un precedente post, ma in realta'se ne vedono solo 2 
  perche' vengono disintegrati in due coppie virtuali elettrone
  positrone che a loro volta si riannichilano generando altri
  due fotoni) e' quindi un processo di diffusione fotone-fotone.
  La decomposizione fotonica invece non e' ammessa o, se vuoi, lo e'
  ma e' come se non lo fosse (perche' i fotoni figli sono emessi
  sempre nella stessa direzione della madre). 
  Se lo fosse davvero, con angoli *non banali*, puoi immaginarti
  il disatro: la luce si spegnerebbe subito...e noi non saremmo
  qui a discutere. Qualcosa di analogo deve accadere per i gravitoni
  ... se esistono!
  Mi ricordo un seminario di G. Modanese (lo conosci?
  ha preso il dottorato anni fa laggiu' da voi) che ha 
  lavorato su sta roba e che  ci tenne quando eravamo insieme 
  all'ECT*, l'anno scorso mi pare... 
  La ref.:
  Gaetano Fiore (Munich U.), Giovanni Modanese (Munich, Max Planck  
  Inst.). MPI-PHT-95-79, Aug 1995. 30pp. 
  Published in Nucl.Phys.B477:623-651,1996 
  e-Print Archive: hep-th/9508018 
   Ciao, Valter 
-----------------------------
 Valter Moretti, 
 Department of Mathematics 
 and INFN, Trento University


  Secondo me invece si, come giustamente dici non esistono i
  sistemi di quiete con le particelle di massa nulla.
  Pertanto il principio di relativita' non e' violato: per i sistemi
  inerziali che davvero *esistono* vale.
  Anche se e' condivisibile quello che dici: i sistemi di riferimento 
  di fatto sono sistemi di quiete con qualche corpo (punto di vista 
  piu' Machiano che Einsteniano (almeno dell' Einstein della Rel. 
  Spec.), non e' vero pero' che esista un sistema di quiete con ogni 
  cosa che noi pensiamo come *particella*. 
  E questo con il principio di  relativita' mi pare che non c'entri 
  nulla.
 
  Non capisco molto bene il tuo punto di vista. 


 
Visto che vuoi chiarezza espositiva cerchero' di averla:
Voglio mettere un sistema di riferimento alla velocita' della luce.
Il problema e': cosa me lo impedice?
La risposta standard e' che non posso definire operativamente un sistema
di riferimento che vada alla velocita' della luce rispetto a me.
Da un punto di vista teorico, tale affermazione e', secondo me, priva di
senzo per due motivi:
1) Se non riesco a dare una definizione operativa, non vuol dire che
essa non esita.
2) Se accetto di abbandonare alcuni pregiudizi, la definizione operativa
la posso dare:
   Assumo che esista un essere macroscopico costituito da sola energia
(elettromagnetica, ma solo per essere piu' specifici) il quale non
differisce da noi se non nel fatto che va alla velocita' della luce
rispetto a qualsiasi corpo di massa diversa da zero.
Spero sia riuscito ad esprimere il mio problema, che non consiste
nell'interazione fotone-fotone, ne nel suo decadimento, ne nella
riflessione su uno specchio.
Ammetto che all'inizio ero stato (forse volutamente?) superficiale, ma
questo perche' non credevo che un tale argomento avesse avuto tutto
questo successo :-)
Grazie per la partecipazione :-)
Saluti,
         MaRcO
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-- Ciao, 
  PS: ho visto che parli a Cortona, a me lo hanno negato
  quest'anno forse perche' "ho tradito". Ci vedremo a Cortona.


 separazione tra particelle di massa diversa o uguale a zero.
Io un sistema di riferimento l'ho sempre inteso in modo diverso (almeno
cosi' mi sembra). Direi anzi che conosco due scuole di pensiero:
1) Landau in testa, praticamente identifica s. di rif. e sistema di
coordinate.
2) Altri (io sono fra questi) associa s. di rif. a "laboratorio", ossia
ambiente al quale e' possibile riferire la localizzazione
spazio-temporale di eventi.
Ritengo ancora aperta la discussione se un s. di rif. possa/debba essere
rigido; il che si lega al ben noto problema dei corpi rigidi in RG.
Comunque in entrambe queste accezioni s. di rif. e' qualcosa di
*esteso*. 
E' chiaro che in questo senso non esiste un s. di rif. "solidale a un
fotone".
Non capisco la caratterizzazione data dalla "presenza di particelle".
Quanto al principio di relativita, e' ridondante dire "s. di rif. in
quiete". Occorre e basta dire "in qualsiasi s. di rif." Altrimenti,
viene subito da chiedere: in quiete rispetto a che?
-------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica
Universita' di Pisa

 in N fotoni!
Se fosse possibile, avrebbe senso, peche' ad es. da un fotone di 3 eV ne
potresti fare 3 di 1 eV: il primo e' visibile, gli altri no.
Hai dimenticato pero' un punto essenziale: il fatto che i tre q.impusi
siano paralleli, fa si' che il volume dello spazio delle fasi per lo
stato finale sia nullo. Quindi la prob. di decadimento e' rigorosamente
nulla (mentre la sezione d'urto di scattering fotone-fotone non lo e').


 
I grandi vedono dove gli altri guardano,
ossia cio' che per noi e' difficile per altri e la cosa piu' semplice
del mondo :-) (Per questo ho postato il problema sulle news: altri
potrebbero passare attraverso i muri dove io batto la testa).
Ciao Valter: ci vediamo a Cortona allora :-)
 
                 MaRcO

 
Anche per me un sistema di riferimento e' associato ad un laboratorio,
il quale a sua volta e' caratterizzato dalla presenza di particelle
fisiche.
Da questo punto di vista, pero' il problema non risiede nell'aver scelto
un solo fotone, infatti posso considerare un insieme macroscopico di
fotoni (il nostro laboratorio esteso), eppure si afferma ancora che non
esiste un sistema di riferimento solidale con esso.
Perche'? Forse solo perche non si puo' dare una localizzazione
spazio-temporale degli eventi? Ma questo non vuol dire che abbiamo
trovato una contraddizione tra il postulato della relativita' e il
risultato ottenuto con manipolazioni algebriche?
Osservo che sto trascurando l'ipotesi che la validita' del postulato
della relativita' cessi per laboratori composti da particelle di massa
zero, poiche' a me sembra del tutto priva di fondamento.
Saluti,
	MaRcO

 Elio Fabri
 E' vero! Per fortuna lo hai detto tu.
 Sono anni che non maneggio piu' lo spazio delle fasi.
 Modanese nell'articolo citato si chiedeva infatti se questo
 risultato (probab. nulla per annullamento dello spazio
 delle fasi) vale per ogni valore dello spin e su spazio curvo...
 (dove noi siamo).
  Ciao, Valter


massa zero, etc etc.
...
La questione della massa del fotone è ancora aperta a livello sperimentale.
Finora sono stati stabiliti sperimentalmente dei limiti superiori
dell'ordine di circa 10^[-50] Kg. Questa questione l'avevo già posta
all'attenzione del newsgroup it.scienza qualche tempo fa con il titolo
"fotoni massivi". Tra l'altro esiste anche un apparato teorico, la
lagrangiana di Proca, che porta ad equazioni di Maxwell modificate, nel caso
in cui si scopra un giorno una massa non nulla, per quanto evanescente, del
fotone.
Ciò non cambierebbe naturalmente i risultati della relatività speciale: c
rimarrebbe ancora una costante fondamentale della natura conservando il suo
ruolo, solo che non sarebbe più la velocità della luce nel vuoto, visto che
la luce andrebbe un po' più piano di c.
Tale evenienza, non da scartare, risolverebbe anche il tuo problema, poiché
allora diverrebbe perfettamente lecito parlare di sistemi di riferimento di
quiete per la luce.
Ciao, Raskolnikof

 coordinate.
  Lo so che il libro di Landau non ti piace :-), ma non e' proprio 
  cosi' rozzo come potrebbe sembrare da quanto dici sopra.
  Se prendi il suo libro, c'e' una chiara spiegazione su cosa siano
  lo spazio ed il tempo  per l'omino associato ad un sistema di
  coordinate. E quindi come avviene la localizzazione 
  spaziotemporale attorno ad una linea di universo temporale.


 
Il problema e' se la mia obbiezione deventi oppure no un supporto
teorico alla massa del fotone.
Ciao,
      MaRcO

Quello che sto per dire si colloca ad un livello infinitamente piu'
basso di quello dei post gia' comparsi su questo argomento, pero'
forse puo' essere utile.
Ho letto da qualche parte, o mi ha detto qualcuno al liceo o
all'Universita', che Einstein aveva un'idea fissa: "cosa vedo se mi
metto a cavallo di un fotone?" Mi sembra che piu' o meno sia lo stesso
tema che stiamo trattando. La sua prima risposta fu: "non posso
mettermi a cavallo di un fotone". Immagino che ci sia anche qualcosa
di piu' approfondito: forse si pio' partire da qui per una ricerca.
Bye 
Pippo


*
*
***** Chiedo scusa per l'intrusione, ... Ho letto cercando di seguire e
di comprendere per quanto mi h stato possibile tutte le variabili e gli
oggetti (o particelle concettuali) ... che entrano in gioco nel quesito
originario: "Il fotone (soggetto) si vede? ..  "
*
In merito al sistema di riferimento:
anche se il fotone fosse una particella puramente teorica (cosa che mi
par di aver capito che non e') e se pur dovesse sottostare alla legge di
indeterminazione (per cui un osservatore esterno non potrebbe mai con
certezza rilevare e definire la posizione istantanea del fotone stesso),
...... dal momento che il fotone "h", ed h se stesso, ...  nel proprio
sistema di riferimento, .. egli h perfettamente determinato nella sua
posizione. 
Essendo egli stesso l'osservatore (o nel tentativo di esserlo, quanto
meno) ...  potrebbe questo fatto determinare qualche tipo di condizione
"assurda" o qualche situazione "paradossale" tale che il quesito posto
divenga di per sh improponibile? ...
*
Chiedo scusa per l'eventuale castronata che posso aver proposto, ... ma
ho avuto la sensazione che la chiave di volta per la formulazione della
risposta al quesito risiedesse in buona parte nell'"IPOTETICO" fatto che
l'-oggetto- h anche il -soggetto- stesso dell'esperimento proposto.
*
*
****** Il quesito posto da MARCO .... mi affascina! ... (benchi non
abbia neppur conseguito un diploma di scuola media superiore.
*
**** Chiedo venia. ?:o)
*
*
******* JO ******* (
jo_c...@hotmail.com
)

 wrote:
[fotoni allo specchio]
 >Essendo egli stesso l'osservatore (o nel tentativo di esserlo, quanto
 >meno) ...  potrebbe questo fatto determinare qualche tipo di condizione
 >"assurda" o qualche situazione "paradossale" tale che il quesito posto
 >divenga di per sh improponibile? ...
Io la vedo cosi`: per una velocita` che tende a c il tempo tende a
trascorrere, come ci spiega il paradosso dei due gemelli, sempre piu`
lentamente per un osservatore esterno. Quindi, prima che il fotone possa
vedersi allo specchio bisognerebbe aspettare un tempo che per noi che
viaggiamo sotto la velocita` della luce e` infinito. Il paradosso, forse,
e` proprio questo. Che ne dite?
-- 
Saluti,
Matteo
(elimina "toglimi" per rispondermi)