scattering di particelle su un centro diffusore Uso di GEOGEBRA per la simulazione Uso di GEOGEBRA per la simulazione di scattering di particelle su un centro diffusore particelle su un centro diffusore

tuttavia... Metodo sperimentale innovativo usato da Rutherford: scattering di proiettili sul bersaglio da studiare, per scoprire il tipo di interazione fra particelle e bersaglio. tuttavia... l’esperimento è difficilmente riproducibile in un comune laboratorio liceale: - complicato setup sperimentale - restrittive norme in merito all’uso di sorgenti radioattive (particelle alfa) - costo elevato

Alternative: simulazioni reperibili in rete o applet. https://phet.colorado.edu/sims/html/rutherford-scattering/latest/rutherford-scattering_it.html

Tali simulazioni, a dispetto della grafica accattivante, non fanno intravvedere la peculiarità dell’interazione, limitandosi a presentarne solo gli effetti. Altre alternative: video PSSC video youtube ... non trattare l’argomento

chiarire un metodo di indagine che, da Rutherford Scopo di questa simulazione: chiarire un metodo di indagine che, da Rutherford in poi, ha costituito, e costituisce anche oggi, uno dei mezzi più potenti per la comprensione della struttura della materia.

Due esempi: scattering elastico piano su un cilindro scattering coulombiano.

Tecnica dell’urto elastico: Dato il parametro d’urto ρ, il valore di χ dipende dalla legge di interazione fra particella incidente e centro diffusore. Misurando la distribuzione degli angoli χ si ottiene la legge di interazione.

Scattering elastico piano su un cilindro Angolo di incidenza = Angolo di riflessione Teoria... n è il numero di particelle incidenti per unità di tempo e di sezione (essendo l’urto in 2d la “sezione” è la larghezza del fascio incidente).

Fascio incidente rivelatore bersaglio N: numero di particelle incidenti b: dimensione del bersaglio

Simulazione esperimento: si contano quante particelle vengono deflesse per ogni settore e si confrontano con la teoria.

Risultati... N° di particelle ogni 10° angolo (°)

Scattering coulombiano: diversamente dall’urto su un cilindro l’interazione coulombiana dipende in modo continuo dalla distanza dal centro diffusore. E’ possibile simularlo con la stessa tecnica dell’urto elastico? American Journal of Physics 33, 635 (1965);

Proprietà focale della parabola

nello scattering coulombiano: proprietà focali della parabola: scattering coulombiano Scattering elastico su un profilo parabolico

Ricadute didattiche: in fisica: - permette di chiarire in cosa consistano gli esperimenti di scattering di particelle e qual è la loro funzione; - permette di raccogliere dati sperimentali e correlare con le ipotesi sul centro diffusore. in matematica: - permette di usare parecchie competenze di geometria: proprietà della circonferenza e proprietà focali della parabola fornendo un’utile applicazione alla natura di questi concetti.

Grazie per l’attenzione! Angelo Merletti – Liceo scientifico “Maria Curie” di Pinerolo