Meccanica quantistica

La meccanica quantistica è una parte della scienza fisica che studia il sistema atomico e subatomico, i nuclei e le particelle.

Si occupa di studiare i fenomeni fisici nello spazio microscopico, nell'ordine dei 10^-10 metri, altrimenti non spiegabili con le leggi della fisica meccanica classica.

Quando nasce la fisica quantistica

Nasce agli inizi del XX secolo con la scoperta del quanto di luce di Max Planck, l'affermazione della concezione ondulatoria della materia, del modello di Schrodinger e del principio di indeterminatezza di Heisenberg.

Nei primi anni del Novecento gli scienziati indagano su una serie di fenomeni, come lo spettro del corpo nero, l'effetto fotoelettrico, l'effetto di Compton che non riescono ad essere spiegati con le leggi della fisica tradizionale ( meccanica classica ).

La nascita della teoria dei quanti

Per interpretare questi fenomeni nasce la teoria dei quanti. La teoria dei quanti si basa sull'ipotesi che l'energia scambiata nei processi fisicii sia "quantizzata", ossia emessa in quantità discrete per multipli interi di un valore unitario fondamentale detto quanto di energia.

Alla nascita della teoria dei quanti contribuiscono i fisici tedeschi Planck e Einstein, il fisico statunitense Compton e il danese Bohr.

Gli scienziati si accorgono che la materia e le radiazioni possono presentare dei comportamenti ondulatori e particellari. Le onde sono composte da quanti e questi ultimi sono particelle di energia.

La materia e le radiazioni possono, quindi, essere spiegate con un'unica teoria fisica.

Dalla teoria dei quanti alla fisica quantistica

Negli anni '20-30 del Novecento la teoria dei quanti evolve nella meccanica quantistica, con il tentativo degli scienziati di coniugare la teoria dei quanti con la fisica classica.

I contributi più importanti alla nascita della meccanica quantistica sono apportati dai fisici tedeschi Heisenberg e Born, dagli austriaci Schrodinger e Pauli, dal francese de Broglie, dall'inglese Dirac

In particolar modo, assume una grande importanza il principio di indeterminatezza concepito da Heisenberg, tramite il quale si introduce l'impredicibilità del moto delle particelle e l'incertezza come paradigma della scienza.

Perché si afferma la meccanica quantistica

La meccanica quantistica spiega il moto delle particelle nei sistemi microscopici, in modo più efficace rispetto alla meccanica classica.

Nel Novecento si affermano due teorie della fisica, ognuna delle quali è più efficace dell'altra nel fornire una spiegazione ai fenomeni fisici:

• la teoria quantistica ( o meccanica quantistica ) per spiegare i sistemi microscopici
• la teoria fisica classica ( o meccanica classica ) per spiegare quelli macroscopici.

L'avvento della meccanica quantistica è uno dei casi in cui una nuova teoria scientifica non sostituisce la precedente, bensì la integra solo per alcuni aspetti.

La teoria dei quanti viene utilizzata soltanto per spiegare il moto delle particelle atomiche e subatomiche di dimensioni microscopiche. Il moto dei corpi macroscopici continua ad essere interpretato con la meccanica classica.