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L'aspetto duale delle particelle elementari

L'aspetto duale delle particelle elementari

Nota: per comprendere questo post è necessario leggere prima quelli già pubblicati, i quali appaiono più sotto.

Le particelle elementari manifestano due comportamenti contrastanti, a seconda dell'esperimento a cui sono soggette: corpuscolare e ondulatorio. Che cosa sono in realtà le particelle elementari, delle quali l'intero l'universo è costituito?

Vi sono innumerevoli esperimenti, come ad esempio i fenomeni di diffrazione, che mostrano che le particelle elementari possiedono proprietà ondulatorie. La stessa meccanica quantistica, originariamente chiamata meccanica ondulatoria, come pure l'effetto Compton descritto nei post precedenti fanno leva su tale caratteristica della particelle elementari.

In altre situazioni le particelle manifestano proprietà corpuscolari, specie dove sono coinvolte alte energie. Un aspetto in particolare, che mette in dubbio l'accettazione delle particelle quali semplici onde e lascia pensare che l'aspetto ondulatorio non rifletta completamente la realtà fisica è il cosiddetto collasso della funzione d'onda.

Tale collasso, o improvvisa scomparsa della funzione d'onda associata alle particelle e che contiene tutte le informazioni che la riguardano, avviene ogni qualvolta una particella è soggetta ad interazione. Allora secondo il formalismo della meccanica quantistica la vecchia funzione d'onda scompare e nel luogo dell'interazione ha origine una nuova funzione d'onda. Perciò gli studiosi sono portati a credere che essa non sia altro che un artificio matematico utile per i calcoli.

La descrizione non ordinaria dell'effetto Compton presentata due post addietro in questo blog mise in chiaro a cosa è dovuto tale collasso. Esso è dovuto al fatto che esistono onde che si propagano lungo entrambe le direzioni del tempo e che quella che torna indietro dà origine a nuove onde di segno contrario che cancellano le precedenti.

Oltre a questo, il post Relatività della durata del tempo mostra che le proprietà ondulatorie delle particelle danno la spiegazione del motivo per cui il tempo si dilata quando si cambia sistema di riferimento. Questa constatazione permette di superare anche un altro grosso ostacolo: l'accettazione dell'etere. Infatti, dall'avvento della teoria della relatività l'etere è stato pressoché accantonato per il fatto che sembra inaccettabile che un tessuto possa dilatarsi in tale misura, praticamente senza limiti.

Si è visto però che un cambiamento di riferimento non modifica effettivamente le distanze, né spaziali né temporali, e che il tessuto dell'etere non si stira. Ciò che cambia sono le unità di misura degli spazi e dei tempi, le quali sono costituite dai periodi e dalle lunghezze d'onda associati alle particelle (vedi il post Relatività della durata del tempo).

Tutto questo lascia comprendere che tutte le particelle non sono altro che onde, ossia oscillazioni dell'etere. L'accettazione di ciò porta a importanti nuove conseguenze, alcune delle quali impossibili dal punto di vista della meccanica quantistica, come il fatto che si possa ovviare alla limitazione imposta dal principio di indeterminazione (vedi il post Effetto Compton ed indeterminazione).