Quanto
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In meccanica quantistica si chiama quanto (dal latino quantum che significa quantità) una quantità discreta ed indivisibile di una certa grandezza.
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[modifica] Etimologia
- Quanto è una forma latina corrispondente a ciò che designa in fisica una quantità indivisibile (quanta al plurale);
- Quantus, aggettivo significa « quanto » nelle frasi interrogative ed esclamative (quanta al femminile singolare o al neutro plurale).
Di seguito alcune parole derivanti da « quanta » :
- quantificazione
- quantico (logica, teoria, numero, formalismo, particella, probabilità)
- quantificare
- quantificatore
[modifica] Meccanica quantistica
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Per approfondire, vedi la voce meccanica quantistica. |
Mentre nella meccanica classica e nell'elettromagnetismo tutte le grandezze possono assumere un insieme di valori continuo la meccanica quantistica prevede che, in alcuni casi, queste grandezze possano assumere solo un insieme discreto di valori. Uno dei primi esempi studiati (che ha le sue origini nel modello atomico di Bohr) è la quantizzazione dell'energia ovvero il fatto che gli elettroni di un atomo possono trovarsi solo in certi livelli energetici.
Nella teoria quantistica dei campi il concetto di quanto viene generalizzato e le particelle vengono viste come quanti di un campo di forze (ad esempio i fotoni sono i quanti del campo elettromagnetico secondo la QED).
[modifica] Storia
L'atomo era visto dagli antichi greci come un'unità indivisibile. In effetti, la parola proviene dal greco ατομος (àtomos), «che non si può dividere» - la «a» indica la negazione e «tomê-» la divisione. Potremmo dedurne che l'atomo di allora corrisponde al quanto di oggi. Nonostante questo, tale teoria fu smentita dalle esperienze compiute da Ernest Rutherford alla fine del XIX secolo, le quali dimostrano che l'atomo era composto da particelle cariche:
John Rayleigh enunciò che il flusso raggiante di un corpo caldo è proporzionale alla sua temperatura assoluta ed inversamente proporzionale al quadrato della lunghezza d'onda del colore riflesso. Ciononostante delle misure hanno dimostrato che questa teoria non era esatta, salvo che per le lunghezze d'onda che vanno dall'infrarosso al verde. A partire dal blu, l'esperienza è in contraddizione con i valori teorici. Paul Ehrenfest chiamò questo errore la «catastrofe ultravioletta». Max Planck, nel 1900, propose che le vibrazioni provocate dal calore di un corpo si ripartissero seguendo una legge determinata, retta dalla costante h che porta il suo cognome. Egli fu, al pari degli altri fisici, destabilizzato dalla sua teoria. Provò a lungo a conservare il suo risultato sopprimendo i quanti, per poi finalmente rinunciare ed ammetterlo. La teoria dei quanti era nata. Essa fu il punto di partenza della meccanica quantistica, una delle due grandi teorie fisiche del XX secolo.
La meccanica quantistica, che fa notoriamente richiamo alla funzione d'onda, fu iniziata da Bose, de Broglie, Dirac, Einstein, Fermi, Feynman, Heisenberg, Pauli e Schrödinger. De Broglie legherà il quanto alla lunghezza d'onda nella meccanica ondulatoria, dove una particella possiede la doppia caratteristica quantica ed ondulatoria. Una parte importante delle ricerche della fine del XIX secolo e dell'inizio del XX secolo saranno consacrate allo stabilire questa dualità.
Richard Feynman e Julian Schwinger hanno sviluppato in seguito l'elettrodinamica quantistica relativista, teoria che considera l'interazione elettomagnetica tra le particelle cariche si crea attraverso lo scambio di fotoni; per estensione, l'interazione gravitazionale si creerà per lo scambio di gravitoni e le interazioni deboli e forti per l'intermediario dei bosoni. Per descrivere il comportamento delle particelle elementari, è occorso sviluppare un'altra teoria che porta il nome di teoria quantistica dei campi.
Dal canto loro, Arnaud-Gérard Aglospini e Jean-Daniel Durumoskistchivitch hanno sviluppato la teoria della "multiverticalità delle onde"
