Che cos'e' la luce e cosa sono i fotoni?
Scienza e Fisica
Scopriamolo insieme grazie al Dizionario Enciclopedico di Fisica Quantistica
Redazione - Scienza e Conoscenza - 24/09/2021
Dalla RUBRICA: GLOSSARIO DI FISICA QUANTISTICA tratto da Scienza e Conoscenza n.77
Che cos'è la LUCE?
Quando si parla di luce ci si riferisce normalmente alla gamma di radiazione elettromagnetica percepibile dall’occhio umano, con una lunghezza d’onda variabile dai 380 ai 750 nanometri.
Si tratta, in realtà, di una parte dello spettro elettromagnetico, delimitata dalla radiazione ultravioletta (con onde più corte), e dalla radiazione infrarossa (con onde più lunghe).
Corrisponde, in termini di colori, alla gamma dell’arcobaleno, dal rosso al violetto, passando progressivamente attraverso l’arancio, il giallo, il verde, il blu e l’indaco.
L’occhio umano si è evoluto e adattato in modo da essere sensibile alla luce: la radiazione di questa parte dello spettro è prodotta in abbondanza dal sole e non è assorbita dall’atmosfera terrestre, così che raggiunge il suolo.
Tra la luce visibile e le altre forme di radiazione elettromagnetica (come i raggi X e le onde radio) non c’è una differenza sostanziale: si tratta semplicemente di diverse lunghezze d’onda.
A partire dallo sviluppo della teoria quantistica, nel primo quarto del XX secolo, la luce è sempre stata considerata come dotata delle proprietà delle particelle che, in questo caso, vengono chiamate fotoni.
Etimologia
Dal latino “lux, lucis” dalla radice indoeuropea leuk. in greco leukós , «brillante, bianco». Un particolare significato di luce in greco si ha con (phaos/phōs) la cui radice corrisponde a quella del verbo phainō, che significa “mostrare”, “rendere manifesto”; phos, photos – “luce”, ma anche “verità”, “conoscenza”.
Cos'è un FOTONE?
Il fotone è un a particella di luce. L’idea di fotone deriva direttamente dalle ricerche sull’effetto fotoelettrico compiuto nel 1905 da Albert Einstein, anche se ci vollero diversi anni per accettare la realtà fisica dei fotoni, che furono così definiti dal fisico e chimico americano Gilbert Lewis solo nel 1926.
La principale ragione di tale cospicuo ritardo (a parte la sorpresa e la novità introdotta dall’ipotesi di Einstein, visto che i fisici si erano da tempo abituati a considerare la luce come un’onda) fu la mancanza di conferme sperimentali.
Lo stesso Einstein, nel 1911 affermò: «Insisto sulla natura provvisoria di questo concetto, che non sembra riconciliabile con le conseguenze sperimentalmente verificate della teoria ondulatoria della luce».
L’idea di quanti di luce non piaceva per niente a Robert Millikan, che dedicò una decina d’anni all’esame delle spiegazioni di Einstein sull’effetto fotoelettrico, sperimentato con sempre maggiore accuratezza.
Scoprì così che le teorie alternative fallivano, mentre l’interpretazione di Einstein si rivelava corretta. Senza dubbio, Millikan ebbe di che consolarsi visto che nel 1923 gli fu assegnato il Nobel proprio per queste ricerche.
Einstein fece un’osservazione lungimirante: «La prossima
fase dello sviluppo della fisica teorica ci porterà a una teoria della luce
nella quale si avrà una sorta di fusione tra la teoria ondulatoria e la teoria
dell’emissione (di particelle)».
Buchi Neri: dove si viaggia più veloci della luce
A cura di Elena Sanda Chira, coordinatrice della collana di libri Scienza e Conoscenza di Macro Edizioni
Dal 1901 fino ad oggi, con regolare cadenza, il 10 di ottobre di ogni anno, la Konserthuset (Sala dei concerti) di Stoccolma è riservata ad un evento di grande portata: la cerimonia per l’assegnazione dei premi Nobel.
Un’atmosfera cordiale, con frac e paillettes, con sorrisi e strette di mano. Un luogo dove per qualche ora il coefficiente di intelligenza per metro quadro sale alle stelle!
Nel 2020, a causa della pandemia di Covid-19, per la prima volta dal 1944, la cerimonia di consegna del prestigioso premio è stata annullata. La premiazione è diventata virtuale, trasmessa in diretta televisiva e con i partecipanti collegati on-line che in seguito hanno ricevuto i prestigiosi riconoscimenti in modalità “consegna a domicilio”.
Il premio Nobel per la Fisica è stato condiviso tra tre scienziati: Roger Penrose, Reinhard Genzel e Andrea Ghez. I protagonisti sono stati questa volta i buchi neri.
La storia dei buchi neri
L’esistenza dei buchi neri è stata prevista dalla teoria della relatività di Einstein. Il buco nero viene definito come una regione dello spazio-tempo dotata di una grande curvatura in cui la velocità di fuga è superiore a quella della luce. La teoria dei buchi neri si basa sul concetto matematico di “superfici intrappolate”.
Si tratta della caratteristica di un’area cosmica di attirare verso il proprio centro tutto quello che le si avvicina. Quel centro, chiamato singolarità, è un punto in cui la materia ha una densità infinita. Se la materia attratta supera un certo limite, chiamato l’orizzonte degli eventi, essa non potrà più sfuggire all’immensa forza di attrazione esercitata su di essa e verrà ingoiata dal buco nero. Una volta entrato, nessun oggetto può fare ritorno e qualsiasi tipo di comunicazione tra l’interno e l’esterno viene interrotta.
Negli anni Sessanta i buchi neri vennero considerati soltanto delle entità matematiche, speculazioni teoriche e possibili soluzioni per le equazioni di campo di Einstein.
Roger Penrose era convinto del fatto che queste entità esistenti nel mondo platonico della matematica dovevano avere qualche corrispondente nel mondo fisico reale.
Per più di mezzo secolo ha svolto uno studio approfondito di questo fenomeno, anche in compagnia dell’illustre fisico e matematico Stephen Hawking (1942-2018), ex-studente e collega, che sicuramente se fosse stato in vita avrebbe goduto anche lui della stessa considere-vole onorificenza.
Una collaborazione fatta di ricerche, studi, discussioni, controversie, però segnata dall’assoluta convinzione della realtà fisica di queste stranissime entità. Ed ecco, la conferma della loro reale esistenza viene annunciata da Reinhard Genzel e Andrea Ghez, che ricevono a loro volta il notevole premio «per la scoperta di un oggetto compatto supermassiccio al centro della nostra galassia».
Chi è Roger Penrose
Roger Penrose (8 agosto 1931) è un mate-matico e fisico
britannico, molto famoso nel campo della fisica teorica, specialmente per i
suoi studi sulla cosmologia. Laureato all’U-niversità di Cambridge, è
professore emerito all’Istituto di Matematica dell’Università di Oxford. Per le
sue ricerche e studi in diver-si campi ha ricevuto prestigiosi premi e
ri-conoscimenti. Nel 1988, insieme a Stephen Hawking (il suo compagno di
ricerche sui bu-chi neri), riceve il Premio Wolf per la fisica, nel 2017 gli
viene assegnata la Commandino Medal da parte dell’Università degli Studi di
Urbino per i suoi magnifici contributi alla sto-ria della scienza.
Però il premio che dimostra l’importanza del suo impegno scientifico e gli straordinari ri-sultati delle sue ricerche rimane il premio Nobel per la Fisica che gli viene assegnato nel 2020, «per aver scoperto che la forma-zione dei buchi neri è una robusta previsio-ne della teoria generale della relatività». [continua...]
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Due importanti ricerche di Penrose:
La teoria della coscienza quantistica
La teoria della Cosmologia Ciclica Conforme (CCC)
Scienza e Conoscenza n. 77 - Luglio-Settembre 2021 -
Rivista >> https://bit.ly/2U9EjDF
Nuove scienze, Medicina Integrata
