Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di...

33
Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni” della Fisica Quantistica? Dalla meccanica quantistica alla teoria quantistica dei campi

Transcript of Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di...

Page 1: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni” della Fisica Quantistica?

Dalla meccanica quantistica alla teoria quantistica dei campi

Page 2: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

I misteri della fisica classica, ovvero:l’emergente si vede

prima!

Page 3: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

Particella classica: localizzabile, dunque “immobile”. L’informazione sull’oggetto può sempre essere estratta

completamente, senza alcuna incertezza se non “pratica”

Page 4: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

Catastrofi Classiche….Problemi nella descrizione dell’interazione radiazione- materia, in particolare:Legge del corpo nero (“Catastrofe ultravioletta”)Terzo principio della termodinamicaCatastrofe del Freddo”)

Page 5: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

Planck “salva” la stabilità della materia con l’ipotesi dei “quanti”

Page 6: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

Fisica Quantistica

La frequenza degli elettroni è diversa dalla frequenza d ll i ll l i h d ll d !

Page 7: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”
Page 8: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

Entra in scena la Quantum Mechanics

La teoria quantistica introduce il dualismo onda-particella, la sovrapposizione degli stati (il gatto di Schrödinger!), l’aspetto “granulare” dell’energia ed il principio di indeterminazione di Heisenberg. È non-locale ed indeterminista.Un sistema quantistico è descritto da una funzione d’onda che ne esprime le storie dinamiche in termini probabilistici

Page 9: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

“Assiomi” della Meccanica Quantistica

Page 10: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

Probabilità frequentista:

Il “V postulato” della MQ: collasso del vettore di stato:

Page 11: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

Principio di Heisenberg:forma naive

Page 12: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

Entanglement e Sovrapposizione

Page 13: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”
Page 14: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

Classical and Quantum Worldxplicate Ordercalità

eterminismoontinuitàormazione di annon-Turing

Implicate OrderNon-localitàIndeterminismoQuantum JumpsInformazione “nascosta”

Page 15: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

La differenza è data dalla questione del “realismo” in fisica, ossia la possibilità di descrivere i fenomeni quantistici dentro o fuori una tradizionale “cornice” spazio-temporale. Heisenberg riteneva che possiamo descrivere fisicamente solo ciò che possiamo misurare, per cui il concetto di “osservabile” è l’unico centrale e vengono espulsi tutti i concetti “classici” come quello di “traiettoria”, mentre per Schrödinger la funzione d’onda aveva non soltanto un valore probabilistico ma una

Tre approcci per una meccanica quantistica

Page 16: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

2

2

22

22

2

1tc

cm QmM 122

B h il di b ti

Page 17: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

Statistiche: come le cose stanno assieme

Page 18: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

ORIA QUANTISTICA DEI CAMPI: “TUTTO FLUTTUA”

Ovvero:

Né Onde né Particelle!

Page 19: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

Principio di Heisenberg: Versione “nobile”

Page 20: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

Teorema di Bell

Page 21: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

Accelerazioni nel vuoto: effetto Fulling–Davies–Unruh

Page 22: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”
Page 23: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

La funzione d’onda della MQ non è altro che un sottile “ricoprimento statistico” dei processi “fini” descritti

dalla QFT!

?

Page 24: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

o Wave/Particles no mysteries in Afshar Experiment!

Page 25: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

Fluttuazioni e Domini di Coerenza: Come emergono le strutture dal vuoto quantistico

Page 26: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

he accade quando una fluttuazione interagisce con N oggetti apaci di oscillare, dove N è un numero altissimo, almeno ell’ordine del numero di Avogadro ?

mmaginiamo una fluttuazione di frequenza tale che porta una molecola in uno stato eccitato, questo indurrà delle correnti EM che

i propagheranno anche dopo che la fluttuazione iniziale è finita, che omunica modifiche energetiche ad altre molecole, con un effetto “ a ascata” il cui esito sarà un phase - linking tra molecole e campo tale a indurre ad un’oscillazione sincronizzata detta Coherent Ground

State ( CGS). Questo stato è di interesse particolare perché è stabile strutturato: la collettività N entra in una fase coerente attraverso le

ransizioni energetiche di restituzione al vuoto che è tanto più forte quanto più è grande N, in accordo con il principio di Heisenberg

eneralizzato che abbiamo introdotto

Free Electron Laser

Page 27: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”
Page 28: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

a il punto sul quale vogliamo soffermarci riguarda il oncetto di “collettività”. Nell’esempio fatto lo stato oerente e cooperativo va inteso in senso molto forte, ome una perdita dell’individualità particellare ( cosa perimentalmente ben nota in fenomeni come la uperconduttività, la superfluidità, e che non c’è unque alcun motivo di negare all’onda elettronica del assico esperimento di diffrazione in MQ), a favore di n comportamento di campo. In questo senso, approccio della QFT è profondamente sistemico e non duzionistico, perché il comportamento ondulatorio e uello particellare smettono di l’essere caratteristiche ndamentali, ma dipendono dal bilancio energetico obale del sistema, e si ha una transizione da una

adenza temporale ( l’oscillazione di fase) ad una

Page 29: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”
Page 30: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”
Page 31: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”
Page 32: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”
Page 33: Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di ...stoqatpul.org/lat/materials/torvergata/licata.pdf · Che cos’è la fisica quantistica e chi ha bisogno di “Interpretazioni”

What QM is fixed by QFT?A general framework for R processes (“clicks”)