INTERFERENZA DEL SINGOLO ELETTRONE

Questa esperienza dimostra un concetto chiave della meccanica quantistica, cioè che a livello microscopico particelle materiali come gli elettroni si comportano anche come onde. Fu ideato e pensato nel dettaglio ben prima che fosse tecnicamente possibile realizzarlo. Era considerato un Gedankenexperiment, un esperimento concettuale, uno di quelli importanti nella storia della fisica dei quanti. Ancora nelle sue lezioni tenute all’inizio degli anni ’60, il premio Nobel Richard Feynman affermava che era impossibile svolgerlo ad una scala sufficientemente piccola da essere interessante.
La prova decisiva però doveva mostrare che il fenomeno dell’interferenza si verifica anche con un solo elettrone: furono tre italiani, Pier Giorgio Merli, GianFranco Missiroli e Giulio Pozzi, a portare a termine per primi l’esperimento con un singolo elettrone, nel 1974.
L'interferenza è un fenomeno caratteristico di tutti i tipi di onde, da quelle sonore a quelle del mare.
È quello che succede ad esempio quando si lanciano due sassi in uno stagno. Le piccole onde che si formano nell'acqua si sommano in altezza in alcuni punti e si annullano a vicenda in altri. Un effetto analogo avviene per un raggio di luce che passa attraverso due fenditure affiancate, come dimostrò Thomas Young: oltre le aperture non compaiono due strisce luminose verticali, ma una serie di frange alternativamente chiare e scure. E la stessa cosa succede agli elettroni e, in particolare, anche se si considera un singolo elettrone per volta.
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ONDE ELETTROMAGNETICHE

Un elettrone immobile genera, a causa della sua carica, una forza elettrica nello spazio circostante - il campo elettrico - che diminuisce come l'inverso del quadrato della distanza.
Supponiamo ora di far oscillare avanti e indietro l'elettrone: il campo elettrico nei punti dello spazio vicini a lui viene perturbato a causa della variazione della sua posizione. Ma non solo: una variazione di campo elettrico genera un campo magnetico variabile.

Queste oscillazioni del campo elettrico — e quindi anche del campo magnetico — si propagano dall'elettrone generando le onde elettromagnetiche.
Un secondo elettrone, che si trovi fermo ad una certa distanza dal primo, comincerà ad oscillare non appena investito dall'onda elettromagnetica prodotta da quell'elettrone.

Anche il campo elettrico del secondo elettrone, perturbato dalle oscillazioni del primo, genererà a sua volta un campo elettrico variabile ed un campo magnetico variabile, consentendo così la propagazione dell'onda stessa.
La radiazione è, dunque, composta da onde elettromagnetiche, che consistono nell'oscillazione simultanea di un campo elettrico e di un campo magnetico. Queste onde si propagano in direzione ortogonale a quella di oscillazione di entrambi i campi.
Un'onda elettromagnetica viene emessa ogni volta che una particella carica subisce un'accelerazione.
Poiché gli elettroni sono 1800 volte più leggeri dei protoni, vengono accelerati molto più facilmente.

Un ricco dossier sulle onde elettromagnetiche e le loro applicazioni in questo sito.