La teoria quantistica

LA TEORIA QUANTISTICA LA TEORIA QUANTISTICA Le teorie q. interpretano fenomeni atomici e subatomici le cui descrizioni e spiegazioni non sono possibili con i modelli teorici proposti dalla meccanica e dall'elettromagnetismo classici. La parte fondamentale di queste teorie è la meccanica q., le cui basi concettuali e la cui elaborazione risalgono al periodo tra il 1923 e il 1927; negli anni successivi fu sviluppata sempre con maggior ampiezza e applicata con successo in tutti i campi della fisica atomica. Essa si presentò agli inizi sotto due aspetti in apparenza diversi, ideati indipendentemente e quasi contemporaneamente l'uno da L. V. de Broglie (meccanica ondulatoria) e l'altro da Heisenberg (meccanica delle matrici), i quali conducevano a identici risultati nei problemi a cui venivano applicati. Schrödinger dimostrò che i due metodi erano matematicamente equivalenti. Successivamente, per opera di E. Jordan e P. Dirac la meccanica q. ricevette una formulazione molto più generale, in cui la meccanica ondulatoria e quella delle matrici rientravano come casi particolari. Il principio di corrispondenza tra meccanica classica e meccanica q. della teoria di N. Bohr venne precisato da P. Ehrenfest con un teorema che si basa sulle leggi della meccanica q.; l'introduzione dei concetti relativistici nelle teorie q. determinò un successivo ampliamento e approfondimento delle stesse. MECCANICA DELLE MATRICI E ONDULATORIA La meccanica delle matrici, elaborata da W. Heisenberg, Born e Jordan, associa a ogni grandezza fisica una matrice, per cui le equazioni del movimento delle particelle risultano in forma matriciale. La meccanica ondulatoria è fondata sulle ricerche di De Broglie, che attribuì alla materia un carattere ondulatorio e associò a ogni particella di impulso p ed energia E un'onda monocromatica di frequenza ?=E/h e di lunghezza d'onda ?=h/p, dove h è la costante di Planck. Le esperienze di C. Davisson e L. Germer (1927), di G. P. Thomson e G. P. Rupp (1928) sulla diffrazione degli elettroni e quelle di Stern sulla diffrazione degli atomi di elio e delle molecole di idrogeno confermarono le ipotesi di De Broglie. Schrödinger sviluppò la meccanica ondulatoria generalizzando il concetto di onda associata a una particella e formulando l'equazione che sta alla base della meccanica q. e che da lui prende il nome. Nella teoria di Schrödinger il moto di un punto materiale è descritto come il propagarsi di un gruppo d'onde analiticamente rappresentato da una grandezza scalare complessa ? (x, y, z; t), detta funzione d'onda, soluzione dell'equazione temporale di Schrödinger. Secondo l'interpretazione di Born il quadrato dell'ampiezza dello scalare ?, in un dato punto dello spazio e in un dato istante, dà la misura della densità di probabilità che il corpuscolo ha di trovarsi in quel dato istante in quel punto. A questa interpretazione probabilistica si arrivò grazie all'acuta critica mossa da Heisenberg ai concetti della meccanica classica sostanzialment Continua »