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LHC: un progetto didattico - I.C. Garibaldi – Chiavenna - Scuola secondaria di primo grado G. B. Mazzina – Gordona - Classe 3A - A.s. 2012/2013 - Prof.

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Presentazione sul tema: "LHC: un progetto didattico - I.C. Garibaldi – Chiavenna - Scuola secondaria di primo grado G. B. Mazzina – Gordona - Classe 3A - A.s. 2012/2013 - Prof."— Transcript della presentazione:

1 LHC: un progetto didattico - I.C. Garibaldi – Chiavenna - Scuola secondaria di primo grado G. B. Mazzina – Gordona - Classe 3A - A.s. 2012/ Prof. Enrico Cameron Uninterpretazione dellesperimento delle due fenditure (da Greene, 2011) Nellesperimento delle due fenditure si dimostra impossibile prevedere il punto in cui un elettrone (o un fotone, o una molecola) toccherà lo schermo di rivelazione, ma si può valutare la probabilità che raggiunga una certa regione S dello schermo. In linea di principio potremmo pensare di stimarla contando, ad esempio, quanti elettroni arrivano in S: se su prodotti quelli rivelati in S sono allora il rapporto / = 0.12 è una stima della probabilità cercata. La questione, naturalmente, è più difficile ma tralasceremo ogni complicazione. Le zone più chiare della figura di interferenza sono quelle dove arrivano più elettroni, quindi sono le regioni che hanno maggior probabilità di essere raggiunte; nelle zone più scure la probabilità è minore. Le zone chiare e scure costituiscono una tipica figura di interferenza delle onde. Dunque … La probabilità conta Le onde contano Onde di probabilità!!!!

2 LHC: un progetto didattico - I.C. Garibaldi – Chiavenna - Scuola secondaria di primo grado G. B. Mazzina – Gordona - Classe 3A - A.s. 2012/ Prof. Enrico Cameron Uninterpretazione dellesperimento delle due fenditure (da Greene, 2011) Le zone dove i valori dellonda sono più alti, vicino ai picchi e ai ventri, sono quelle dove è più probabile trovare lelettrone; dove i valori sono piccoli trovarlo è poco probabile e dove i valori sono nulli è impossibile. Via via che londa procede i valori cambiano, crescendo in alcuni punti e diminuendo in altri. Lelettrone in viaggio verso lo schermo con le fenditure è descritto come unonda di probabilità che avanza. Alle fenditure londa si suddivide interferendo con sé stessa. A causa dellinterferenza ci saranno: 1)zone dove i valori dellonda sono più alti, che quindi hanno una maggiore probabilità di essere raggiunte dagli elettroni; 2)zone in cui i valori dellonda sono ridotti e dove, perciò, è bassa la probabilità di arrivo degli elettroni; 3)zone dove i valori dellonda sono nulli e che, quindi, non possono essere raggiunte dagli elettroni. La diapositiva successiva rappresenta quanto descritto (le caratteristiche dellonda non sono quelle raffigurate, che servono solo per illustrazione).

3 LHC: un progetto didattico - I.C. Garibaldi – Chiavenna - Scuola secondaria di primo grado G. B. Mazzina – Gordona - Classe 3A - A.s. 2012/ Prof. Enrico Cameron Schermo con fenditure Schermo rivelatore

4 LHC: un progetto didattico - I.C. Garibaldi – Chiavenna - Scuola secondaria di primo grado G. B. Mazzina – Gordona - Classe 3A - A.s. 2012/ Prof. Enrico Cameron Macroscopico e microscopico (da Greene, 2011) Londa associata a un oggetto macroscopico (come una biglia o una persona) è molto localizzata e perciò loggetto stesso, praticamente, si comporta in modo classico... … invece londa associata a un oggetto microscopico, come una particella, di solito è molto diffusa e i tipici fenomeni quantistici sono evidenti..

5 Per quanto riguarda gli elettroni in un atomo una rappresentazione grafica ormai classica fa uso di una nuvola - che possiamo chiamare orbitale - di colore (o intensità di colore) dipendente dalla probabilità di trovare gli elettroni stessi in una certa regione intorno al nucleo; analogamente si possono definire gli orbitali molecolari. Nella figura sono mostrati alcuni orbitali per lelettrone dellatomo di idrogeno. Siamo ben lontani dalle sferette che ruotano!!! LHC: un progetto didattico - I.C. Garibaldi – Chiavenna - Scuola secondaria di primo grado G. B. Mazzina – Gordona - Classe 3A - A.s. 2012/ Prof. Enrico Cameron

6 LHC: un progetto didattico - I.C. Garibaldi – Chiavenna - Scuola secondaria di primo grado G. B. Mazzina – Gordona - Classe 3A - A.s. 2012/ Prof. Enrico Cameron La teoria attuale permette di c alcolare le probabilità cercate in varie situazioni (distribuzione degli elettroni nelle molecole, probabilità di processi che coinvolgono nuclei atomici o particelle, probabilità che una certa osservazione dia questo o quel risultato ecc.). Le difficoltà matematiche possono diventare molto - o troppo - elevate (un caso è quello degli oggetti macroscopici). Numerosissime predizioni ricavabili dalla teoria, anche riguardanti lesistenza e/o le proprietà di diverse particelle, sono state verificate con altissima precisione. Due appunti sullatomo: 1)La teoria prevede che gli elettroni possano trovarsi a diverse distanze dal nucleo atomico. Si potrebbe sospettare, allora, che la loro energia cambi con continuità nelle varie posizioni possibili, ma si dimostra che lenergia totale di un elettrone in un orbitale di un certo tipo è costante (sotto questo aspetto, quindi, cè coerenza con i livelli energetici discreti di cui abbiamo parlato a proposito dellatomo di Bohr). Lenergia, invece, varia tra orbitali di tipo diverso e dipende anche dalla configurazione dellatomo (in primo luogo dalla presenza di altri elettroni). 2)I salti da unorbita allaltra previsti da Bohr corrispondono al passaggio immediato da una certa distribuzione di probabilità a unaltra. Le distribuzioni di probabilità non sono onde fisiche, possono cambiare istantaneamente!


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