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Effetto Compton ed indeterminazione

Effetto Compton ed indeterminazione
Nota: per comprendere questo blog è necessario leggere prima quelli già pubblicati, i quali appaiono più sotto.

Torniamo a considerare l'effetto Compton. La teoria quantistica fornisce la probabilità che il fotone incidente subisca una deflessione di un certo angolo indipendentemente dalla situazione all'intorno. Tuttavia nella teoria del tempo guida, la quale descrive l'effetto Compton in termini di onde propagantisi in entrambe le direzioni del tempo, la successiva interazione dell'elettrone avviene non appena si verificano le condizioni favorevoli.

Cosa succederebbe se l'elettrone potesse successivamente interagire solo entro un certo ambito, cioè se un esperimento fosse predisposto in maniera tale che le successive interazioni potessero avvenire solamente verso alcune specifiche direzioni? In tale caso la distribuzione di probabilità degli angoli di diffusione non rispecchierebbe più quella fornita dalla teoria quantistica, in quanto essa non tiene conto dell'asimmetria delle condizioni nella vicinanza del luogo dove avviene l'effetto Compton.

Mentre secondo la meccanica quantistica il moto di un elettrone è in una certa misura imprevedibile a causa del principio di indeterminazione, il fatto che l'elettrone si possa muovere solo verso direzioni in cui incontra condizioni favorevoli può permettere di ovviare all'incertezza imposta da tale principio.

La situazione si può paragonare a quella di una gallina che cammina beccando ora a destra ora a sinistra in maniera imprevedibile. Se però si pongono davanti a lei dei chicchi di grano, essa li seguirà e il suo percorso non sarà più completamente indeterminato. Allo stesso modo, se un elettrone può interagire solo lungo un dato cammino, allora si può disporre un esperimento in modo da limitare l'azione causata dal principio di indeterminazione.

Questo aspetto permette di verificare la bontà della teoria del tempo guida. Infatti, disponendo un esperimento in maniera tale che l'elettrone uscente abbia delle possibilità limitate di interazione si può verificare se le cose avvengono proprio in armonia con la teoria del tempo guida.

Un altro aspetto interessante di questa teoria è il fatto che dopo che è avvenuta la successiva interazione (in termini di tempo guida) l'onda retrocedente nel tempo porta nel luogo in cui sta avendo luogo l'effetto Compton tutte le informazioni riguardo ad energia, quantità di moto e spin. A questo punto le caratteristiche fisiche del fotone che uscirà sono ben determinate e ciò fa sì che le leggi di conservazione possano essere esattamente soddisfatte.