Re: C'e' fotone e fotone...

From: Elio Fabri <mc8827_at_mclink.it>
Date: Fri, 15 Nov 2002 21:27:38 +0100

Vittorio Grandi ha scritto:
> Mio figlio di tredici anni mi chiede "perche'" due particelle cariche
> dello stesso "segno" si respingono mentre due di "segno" opposto si
> attraggono.
Per fortuna (o per sfortuna?) mio nipote, che ne ha 14, non mi ha mai
fatto domande del genere :)

> Io gli spiego che le particelle cariche elettricamente
> interagiscono fra di loro scambiandosi fotoni (o no?) e per chiarirgli
> le idee gli propongo il solito esempio dei due tizi che da due diverse
> barche si lanciano sassi, allontanadosi l' uno dall' altro (che razza
> di sassi devono tirarsi per avvicinarsi?).
Eh gia'... E' un ben noto problema...
Per cominciare, interpretare l'interazione *elettrostatica* come uno
scambio di fotoni ha senso solo a un livello molto sofisticato
(elettrodinamica quantistica, particelle virtuali, differenza tra fotoni
"trasversali", "longitudinali", "scalari"...).
Quindi portarlo come un modo "divulgativo per spiegare qualcosa e' solo
un violento travisamento. Io non lo farei mai, e disapprovo i tanti
libri divulgativi che lo fanno.
Poi c'e' la questione del significato da dare alle domande che
cominciano con "perche'".
Ci sarebbe qualcosa di male a rispondere semplicemente "perche' si'"?
Ossia: abbiamo fatto degli esperimenti, e abbiamo visto questo. Basta
per capire un sacco di altre cose; possiamo anche accontentarci.
Poi e' vero che un fisico non si accontenta mai, ma per capire che c'e'
sotto bisogna prima studiare altre cose: non si puo' capire tutto subito
e in poche parole.

> A questo punto lui osserva
> che quindi due protoni si scambiano fotoni che "respingono" mentre un
> protone ed un elettrone si scambiano fotoni che "attraggono".
E cia' pure raggione! :-))

> Io non
> so che cosa rispondere e giro a voi la domanda: ma i fotoni, ammesso
> che siano loro gli agenti della forza elettromagnetica, non sono di un
> solo tipo?
Sicuramente.

> E se le cose stanno cosi', come fanno a comportarsi in
> maniera diversa a seconda del tipo di cariche fra le quali mediano la
> forza?
Una parziale risposta e' questa. Tra la trattazione dell'interazione
e.m. in termini difotoni (virtuali, nel nostro caso) e la descrizione
classica in termini di forza, c'e' un lungo ponte da costruire.
Provo a dire in due battute, ma non credo che saro' comprensibile.
1) Il segno della carica compare nel "vertice d'interazione" e quindi
influisce sul segno della "ampiezza di scattering", che e' diverso ad
es. per elettrone-elettrone ed elettrone-protone.
2) Se si cerca di ricondurre lo scattering a un potenziale statico
d'interazione, si trova che l'ampiezza di scattering e' proporzionale al
potenziale: quindi ampiezza di segno opposto significa potenziale
opposto.
3) Dal potenziale, inteso in senso classico, si calcola facilmente la
forza, e anche questa viene quindi con versi opposti nei due casi.
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Elio Fabri
Dip. di Fisica "E. Fermi"
Universita' di Pisa
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Received on Fri Nov 15 2002 - 21:27:38 CET