Dualismo onda-particella
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L'espressione dualismo onda-particella si riferisce al fatto che le particelle elementari, come l'elettrone o il fotone, mostrano una duplice natura, sia corpuscolare sia ondulatoria. Tale evidenza nasce dall'interpretazione di alcuni esperimenti compiuti all'inizio del XX secolo. L'effetto fotoelettrico, per esempio, suggeriva una natura corpuscolare per la luce, che d'altra parte manifestava proprietà chiaramente ondulatorie in altri casi, per esempio nel fenomeno della diffrazione, che non era spiegabile ricorrendo all'ipotesi corpuscolare.
Il paradosso era evidente prima della formulazione completa della meccanica quantistica, quando finalmente si riesce a descrivere i due aspetti in maniera unificata.
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[modifica] Newton, Huygens, Fresnel, Young, Maxwell
Il dibattito sulla natura corpuscolare o ondulatoria della materia nasce nel XVII secolo in seguito alla contrapposizione fra le teorie di Isaac Newton e di Christian Huygens sulla natura della luce.
Per maggiori informazioni sulle teorie sulla natura della luce si veda l'articolo specifico.
In base alle osservazioni effettuate intorno al 1669 del danese Rasmus Bartholin e ai successivi studi del francese Augustin Jean Fresnel, si stabilì che se la luce era composta da onde, queste erano onde trasversali.
Nel 1801 l'inglese Thomas Young eseguì un esperimento, ormai diventato celebre, che avvalorava la teoria sulla natura ondulatoria della luce. Due raggi di luce (originati dalla divisione di un unico raggio di partenza) colpivano due fenditure, intersecandosi e interferendo tra loro successivamente. L'area di intersezione non era più luminosa, come ci si sarebbe aspettato da un modello particellare, ma presentava delle bande più luminose e meno luminose alternate, come prevedeva il modello ondulatorio: a seconda del punto di incontro i due fasci di luce si sommano o si annullano, creando un'immagine d'interferenza. (vedi Esperimento della doppia fenditura)
Con il lavoro di Maxwell si comprese che la luce era solo una parte dello spettro della radiazione elettromagnetica.
[modifica] Einstein
Il modello ondulatorio di Huygens sembrava quindi quello corretto fino agli inizi del '900, quando Einstein nel 1905, con un lavoro che gli valse il premio Nobel, giustificò l'effetto fotoelettrico postulando l'esistenza di quanti di luce (che negli anni Venti saranno chiamati da Gilbert N. Lewis fotoni). In tale lavoro, che si ispirava al concetto di quanto di energia introdotto da Max Planck, compariva un'equazione di fondamentale importanza, quella che lega l'energia E di un fotone con la frequenza della luce ν:
(dove h è la costante di Planck).
[modifica] De Broglie
Nel 1924 Louis de Broglie ipotizzò che tutta la materia avesse proprietà ondulatorie: ad un corpo con quantità di moto p veniva infatti associata un'onda di lunghezza d'onda λ:
Tale equazione è una generalizzazione dell'equazione di Einstein, visto che per ogni onda elettromagnetica valgono le relazioni 
(proprietà delle onde) e 
(momento di un fotone).
Tre anni dopo i fisici Clinton Joseph Davisson e Lester Halbert Germer confermarono le previsioni della formula di de Broglie dirigendo un fascio di elettroni (che erano stati fino ad allora assimilati a particelle) contro un reticolo cristallino e osservandone figure d'interferenza. Esperimenti simili furono condotti diversi anni più tardi ricorrendo ai neutroni, ai protoni e a particelle più pesanti.
La meccanica quantistica spiega bene i risultati dell'esperimento di Young e giustifica il dualismo onda-particella. (per maggiori informazioni si veda l'articolo)
[modifica] Voci correlate
- Teoria ondulatoria della luce
- Teoria corpuscolare della luce
- Albert Einstein
- Louis-Victor Pierre Raymond de Broglie
- Diffrazione
- Esperimento della doppia fenditura
- Effetto fotoelettrico
- Effetto Compton
- Luce
- Principio di complementarietà
- Meccanica quantistica
[modifica] Collegamenti esterni
