Un viaggio nel mondo quantistico. Nino Zanghi Dipartimento di Fisica Università di Genova

Documenti analoghi
1 3 STRUTTURA ATOMICA

LE RIVOLUZIONI QUANTISTICHE e ERWIN SCHRÖDINGER. Alice Marchi 5 G Liceo Scientifico Giacomo Ulivi A.S. 2015/2016

La struttura dell atomo

Generalità delle onde elettromagnetiche

La complessa semplicità dell'atomo di idrogeno!

La teoria atomistica

Modelli atomici Modello atomico di Rutheford Per t s d u i diare la t s rutt ttura t a omica Ruth th f or (

Introduzione ai fenomeni quantistici

Teoria Atomica di Dalton

Comune ordine di riempimento degli orbitali di un atomo

the power of ten Prof.ssa Patrizia Gallucci

mvr = n h e 2 r = m v 2 e m r v = La configurazione elettronica r = e 2 m v 2 (1) Quantizzazione del momento angolare (2) 4 πε.

ATOMO. Legge della conservazione della massa Legge delle proporzioni definite Dalton

ATOMO. Legge della conservazione della massa Legge delle proporzioni definite Dalton

1. Scrivere l equazione di Schrödinger unidimensionale per una particella di massa m con energia potenziale V (x) = mω2

Teoria Atomica Moderna. Chimica generale ed Inorganica: Chimica Generale. sorgenti di emissione di luce. E = hν. νλ = c. E = mc 2

LA STRUTTURA DEGLI ATOMI GLI SPETTRI ATOMICI DI EMISSIONE

Laurea Magistrale di INGEGNERIA ELETTRONICA (LM-29) a.a , I semestre! Programma del corso di FISICA SUPERIORE! Docente: MAURO PAPINUTTO!

La nascita della fisica moderna. (un racconto di inizio 900)

n l c = velocità di propagazione nel vuoto = m/s l = lunghezza d onda [cm]

L atomo di Bohr e i raggi X

LIBRETTO DELLE LEZIONI DEL CORSO DI. Fisica quantistica e dello stato solido IMPARTITE DAL PROF. Antonio Polimeni NELL'ANNO ACCADEMICO 2017/2018

Introduzione alla meccanica quantistica. Vincenzo Barone

- Dati sperimentali: interazione luce / materia spettri caratteristici

raggio atomico: raggio del nucleo: cm cm

Lezione n. 19. L equazione. di Schrodinger L atomo. di idrogeno Orbitali atomici. 02/03/2008 Antonino Polimeno 1

del modello di decoerenza di Joos e Zeh

Struttura Elettronica degli Atomi Meccanica quantistica

Sulla nascita di questo libro. Introduzione 1

n(z) = n(0) e m gz/k B T ; (1)

Introduzione al corso. Cenni storici ed evidenze sperimentali determinanti lo sviluppo della fisica atomica come la conosciamo ora...

Le Caratteristiche della Luce

COMPORTAMENTO DUALISTICO della MATERIA

L atomo di Bohr. Argomenti. Al tempo di Bohr. Spettri atomici 19/03/2010

Vedere è sapere immagini e suggestioni dal nanomondo

L'effetto Compton (1923)

Si arrivò a dimostrare l esistenza di una forma elementare della materia (atomo) solo nel 1803 (John Dalton)

Fisica Quantistica. 1. Comportamento quantistico. 2. Effetto fotoelettrico. 3. Dualismo onda-corpuscolo. 4. Principio di indeterminazione

PROFILO IN USCITA PER IL PRIM0 ANNO FISICA Sezioni internazionale ad opzione Inglese (L,M,N,O,P,Q)

ATOMO. Avogadro (1811) Volumi uguali di gas diversi contengono un ugual numero di MOLECOLE (N A =6,022*10 23 )

L atomo. Il neutrone ha una massa 1839 volte superiore a quella dell elettrone. 3. Le particelle fondamentali dell atomo

La Fisica della materia

Programma del corso di Istituzioni di Fisica della Materia Prof. U. Scotti di Uccio

LA STRUTTURA DEGLI ATOMI GLI SPETTRI ATOMICI DI EMISSIONE

Modello atomico ad orbitali e numeri quantici

Programma della I parte

1D, rappresentazione delle coordinate. Funzione normalizzata. Densità di probabilità. Osservabile F(X) Valore medio

Appunti di Meccanica Quantistica prima parte

A Z. L'atomo Entità subatomiche Carica elettrica Massa (u.m.a) Protone Neutrone elettrone. +1e e.

Un introduzione alla Meccanica Quantistica

LEZIONE N 28. Corso di Fisica II Prof. Giuseppe Ciancio

Introduzione al corso di Fisica dei Semiconduttori

Quadro di Riferimento della II prova di Fisica dell esame di Stato per i Licei Scientifici

Effetti relativistici e quantistici

1 La corrente elettrica E34. 2 Le leggi di Ohm E38 3 La potenza nei circuiti elettrici E42. 4 Resistività e temperatura E46

LA CRISI DELLA FISICA CLASSICA III a PARTE

Equazione di Schrödinger

Teoria atomica. Dr. Lucia Tonucci Ingegneria delle Costruzioni

Lavoisier (1770) Legge della conservazione della massa in una trasf. chimica es. C + O 2 CO 2 Dalton (1808) Teoria atomica

Esploriamo la chimica

Lezioni di Meccanica Quantistica

Enrico Silva - diritti riservati - Non è permessa, fra l altro, l inclusione anche parziale in altre opere senza il consenso scritto dell autore

Unità 2. La teoria quantistica

Andrea Carati Luigi Galgani. Fondamenti della meccanica quantistica: uno studio storico critico

LA CRISI DELLA FISICA CLASSICA

Capitolo 8 La struttura dell atomo

La Teoria dei Quanti e la Struttura Elettronica degli Atomi. Capitolo 7

Nel 1926 Erwin Schrödinger propose un equazione celebre e mai abbandonata per il calcolo delle proprietà degli atomi e delle molecole

Ma se dobbiamo trattare l elettrone come un onda occorre una funzione (che dobbiamo trovare) che ne descriva esaurientemente queste proprietà.

Programma svolto nell a.s

2.1 (p. 37) Bohr descrisse un orbitale atomico come una traiettoria circolare seguita dall elettrone. Un orbitale è una

STRUTTURA DELL'ATOMO

INCONTRI DI FISICA. Meccanica Quantistica Misteri e Paradossi. XI Edizione ANGELO BASSI. Dipartimento di Fisica Università di Trieste

La Matematica del Mondo dei Quanti

Fabio Mantovani

Materia, Realtà Fisica quantistica e Filosofia trascendentale

Le Meraviglie della Fisica Quantistica

Università Primo Levi

La Struttura degli Atomi

A.A : Fisica Generale III programma definitivo

Rappresentazione dell atomo. Rutherford (1911) : modello planetario con il nucleo al centro e gli elettroni che ruotano.

Interferenza di elettroni e! Principio di Indeterminazione

Due osservazioni sulla diffusione dei raggi corpuscolari. come fenomeno di diffrazione. G. Wentzel a Lipsia

Le origini della fisica moderna: relatività e meccanica quantistica

L evoluzione del modello di atomo

LE ONDE E I FONDAMENTI DELLA TEORIA QUANTISTICA

PROGRAMMAZIONE DEL GRUPPO DISCIPLINARE A.S. 2016/2017 INDIRIZZO SCOLASTICO: LICEO SCIENTIFICO

Indice. Elettrostatica in presenza di dielettrici Costante dielettrica Interpretazione microscopica 119. capitolo. capitolo.

Incontriamo la Fisica: la Meccanica Quantistica. Stefano Spagocci, GACB

Corso di CHIMICA LEZIONE 2

La natura ondulatoria della materia

Diffrazione Enrico Silva - proprietà intellettuale non ceduta

La struttura dell atomo

PROGRAMMA EFFETTIVAMENTE SVOLTO DAL DOCENTE

Scienziati in Erba Chimica

J.J. Thomson (1897): dimostra l esistenza dell elettrone E. Ruthenford (1911): dimostra l esistenza del nucleo

Tunneling Quantistico Macroscopico con Atomi Ultrafreddi

Conducibilità elettrica nei metalli, teoria classica di Drude

Transcript:

Un viaggio nel mondo quantistico Nino Zanghi Dipartimento di Fisica Università di Genova

Incomincia il viaggio

L età della Terra dopo 10 milioni di anni formazione del mantello vita dopo circa 500-700 milioni di anni (stromatoliti, unicellulari) esseri pluricellulari circa un miliardo di anni fa)

L età della Terra: (modello di Kelvin, 1893-97) 100-20 milioni di anni

L età della Terra: (modello di Kelvin, 1893-97) 100-20 milioni di anni Legge di conduzione del calore: flusso di calore proporzionale alla differenza di temperatura + conservazione energia equazione differenziale alle derivate parziali per la temperatura funzione del tempo e dello spazio Jean-Baptiste Joseph Fourier (1768 1830) temperatura di fusione delle rocce (noto) gradiente di temperatura alla superficie (misurato nelle miniere profonde) si trascura il tempo richiesto per la formazione del mantello

Non compatibile con la storia geologica e biologica della terra!!! (anche alla luce dei dati di fine 800)

Chi ha ragione? William Thomson, Lord Kelvin (1824 1907) Charles Darwin (1809 1882) Ovviamente, Darwin Ma perché? Ci sono difetti nel modello di Kelvin? No, il modello tiene conto in maniera estremamente accurata delle leggi fondamentali della fisica classica

E allora dov è l errore? Che cosa manca?

La fisica quantistica! In particolare, la radioattività I came into the room which was half-dark and presently spotted Lord Kelvin in the audience, and realised that I was in for trouble at the last part of my speech dealing with the age of the Earth, where my views conflicted with his. To my relief, Kelvin fell fast asleep, but as I came to the important point, I saw the old bird sit up, open an eye and cock a baleful glance at me. Then a sudden inspiration came, and I said Lord Kelvin had limited the age of the Earth, provided no new source [of heat] was discovered. That prophetic utterance referred to what we are now considering tonight, radium! Behold! The old boy beamed upon me. Ernest Rutherford, (1871 1937) Radioactivity is shown to be accompanied by chemical changes in which new types of matter are being continually produced. The conclusion is drawn that these chemical changes must be sub-atomic in character.

La nuova meccanica dei costituenti sub-atomici NO! Sistema solare Atomo

La nuova meccanica Equazione di Newton a = F m Relazione di de Broglie (1924) v = h m Louis de Broglie (1892 1987)

La nuova meccanica dei costituenti sub-atomici Esistono delle onde che governano il movimento delle particelle materiali (ad esempio, un elettrone) Se è la lunghezza d onda dell onda e la massa della particella, allora la particella si muove con velocità m v = h m = h/ m h è la costante di Planck (= ) massa dell elettrone = 6.62607004 10 34 m 2 kg/s 9.10938356 10 31 kg

Onde z p E, B g Fisica diversa, ma stessa matematica!

Interferenza

Esperimento delle due fenditure

Onde e particelle Se e sono onde anche 1 2 = 1 + 2 è un onda (principo di sovrapposizione) soddisfa l equazione di Schrödinger (1926) (r) 2 r è la (densità di) probabilità di trovare la particella nel punto (Born, 1926)

Onde stazionarie L = n 2, n =1, 2, 3,... = n = 2L n, n =1, 2, 3,...

Spiegazione del modello di Bohr dell atomo 2 r = n, n =1, 2, 3,... = h mv mvr = n h 2 (Condizione di quantizzazione di Bohr del momento angolare)

Spiegazione del modello di Bohr dell atomo

Orbitali (conseguenza dall equazione di Schrödinger)

Tavola periodica

Il groviglio quantistico (quantum entanglement) elettrone A elettrone B elettrone A + elettrone B AB(r A, r B ) NON A(r A )+ B(r B )

Il groviglio quantistico (quantum entanglement) Superconduttività Superfluidità Computer quantistici

Il gatto di Schrödinger

Il gatto di Schrödinger Alla scala macroscopica non vale il principio di sovrapposizione OK 1 Erwin Schrödinger (1887 1961) OK 2 NON OK! 1 + 2

Il gatto di Schrödinger

Il gatto di Schrödinger

Il gatto di Schrödinger John Stewart Bell (1928 1990)

L età della Terra Onde - Interferenza - L esperimento di Young Onde e particelle: la funzione d onda e la relazione di de Broglie La coerenza quantistica - Superconduttori e superfluidi Il gatto di Schrödinger