Invisibilità by Gregory J. Gbur

autore:Gregory J. Gbur [Gbur, Gregory J.]
La lingua: ita
Format: epub
editore: Apogeo
pubblicato: 2024-04-01T22:00:00+00:00

Figura 10.1 Il modello dell’atomo di Niels Bohr. Gli elettroni orbitano a distanze fisse, indicate da un numero “n”. Quando saltano da un’orbita esterna a una più interna emettono un fotone.

Qual è l’origine di queste orbite speciali? Bohr sostenne che il momento angolare dell’elettrone in orbita attorno al nucleo, il suo momento di rotazione, può assumere solo valori discreti, come la luce di una data frequenza può avere energie solo pari a multipli discreti di E=hν. Bohr, in sostanza, sosteneva che non solo l’energia della luce è quantizzata (può assumere solo valori discreti), ma che è quantizzato anche il momento angolare degli elettroni. Un singolo quanto di momento angolare è dato dalla costante h di Planck, il che indica che tanto l’atomo di Bohr quanto i fotoni di Einstein sono legati alla stessa nuova fisica fondamentale.

Come si può vedere, il modello di Bohr era basato su molte ipotesi, e sarebbe stato facile liquidarlo senza troppi pensieri, tranne per un particolare: corrispondeva quasi alla perfezione alle formule di Balmer e Rydberg per l’emissione di luce da parte di un atomo di idrogeno. La scoperta di Bohr spazzò via molta resistenza all’idea che fosse necessario usare la nuova fisica per spiegare l’atomo; nel 1922 avrebbe vinto il premio Nobel per la fisica per i suoi risultati.

Rimaneva aperto un interrogativo concettuale: perché il momento angolare degli elettroni è quantizzato, o, più in generale, perché gli elettroni hanno stati stazionari? La spiegazione sarebbe stata presentata dal fisico francese Louis de Broglie nel 1924, nella tesi di dottorato. De Broglie, di famiglia aristocratica, era nato nel 1892 ed era intenzionato a dedicarsi alle discipline umanistiche, ma fu attratto invece dalla fisica, per il lavoro del fratello Maurice, un fisico che studiava i raggi X. De Broglie ottenne la laurea in fisica nel 1913 e fu poi arruolato nel 1914 per la Prima guerra mondiale, durante la quale lavorò allo sviluppo delle comunicazioni radio per l’esercito. Congedato nel 1919, tornò immediatamente ai problemi di fisica che la guerra gli aveva impedito di continuare a studiare, con l’obiettivo di ottenere un dottorato presso l’Università di Parigi.

Nei primi lavori con il fratello Maurice, Louis de Broglie aveva studiato l’effetto fotoelettrico e le proprietà dei raggi X. Grazie all’effetto fotoelettrico, era ben consapevole dell’esistenza dei fotoni e del dualismo onda-corpuscolo della luce. Come avevano osservato molti altri prima di lui, de Broglie notò inoltre che i raggi X, onde elettromagnetiche, si comportano in modo molto simile a corpuscoli, per la loro cortissima lunghezza d’onda. Questa osservazione gli fece imboccare una strada rivoluzionaria: come la luce può essere considerata un’onda con proprietà simili a quelle di una particella, immaginò che la materia potesse essere costituita da particelle che possiedono proprietà simili a quelle delle onde. Se la lunghezza d’onda di un elettrone è molto piccola, nella maggior parte dei casi si comporterà come una particella. Come avrebbe riflettuto più avanti nel 1929 nella sua Nobel Lecture, “D’altra parte la determinazione dei moti stabili degli elettroni nell’atomo coinvolge numeri interi, e

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