Re: Principio di conservazione

From: Elio Fabri <mc8827_at_mclink.it>
Date: Mon, 02 Sep 2002 20:37:02 +0200

extrabyte ha scritto:
> Forse ti riferisci alla conservazione dell'energia. Nella meccanica
> quantistica hai una deviazione dal comportamento classico, nel senso che un
> processo che ha una durata T, ammette violazioni della conservazione
> dell'energia dell'ordine di E=hbar/T, essendo hbar la costante ridotta di
> Planck. Cio' e' una conseguenza del principio di indeterminazione di
> Heisenberg
Ma neanche per sogno! E' una stupidaggine che viene ripetuta spesso, e
purtroppo si trova anche in molti libri (non divulgativi, ma che
dovrebbero essere seri).
Mettiamo percio' le cose a posto.

In un sistema isolato, o comunque che abbia una hamiltoniana
indipendente dal tempo, l'operatore H, che rappresenta l'energia *e' una
costante del moto*.
Percio' *in ogni stato* le probabilita' si ottenere, da una misura di
energia, i diversi autovalori, *sono costanti nel tempo*.
In particolare, se il sistema e' in un autostato dell'energia a un certo
tempo, *ci resta*.
Non esiste assolutamente nessuna "violazione della conservazione
dell'energia".

Diversamente vanno le cose se il sistema viene perturbato, o se non e'
isolato.

> La creazioni di coppie virtuali dal nulla deriva dalla stesso principio: le
> fluttuazioni di energia possono manifestarsi attraverso le coppie
> particella-antiparticella, grazie all'equivalenza massa-energia. cmq tutti
> gli altri principi sono salvi.
Anche quest'affermazione vale la precedente...
Qui c'e' sotto una sostanziale confusione, prima di tutto su che cosa
sia il "nulla", ovvero il vuoto. Poi sulla descrizione di un campo in un
primo tempo senza interazione con altri, poi con interazione.
E' ovvio che l'hamiltoniana del campo libero non e' una costante del
moto in presenza d'interazione, i suoi autostati non sono stazionari,
ecc.

"Il Dentista" ha scritto:
> Mi riferivo al principio di conservazione della materia e dell'energia. Cosi'
> l'ho studiato io al liceo, cerca di avere pazienza.
Sei tu che devi avere pazienza...

> Ora ti chiedo: ma la violazione del principio di conservazione e la
> creazione di coppie virtuali (? perche' virtuali, cioe' non sono reali?) dal
> nulla (assenza sperimentalmente verificata di materia ed energia?) con
> quale esperimento e' stata verificata? Mi faresti un esempio?

extrabyte ha scritto:
> Se per 'nulla', intendi lo 'stato di vuoto', non puoi dire che ha zero
> energia (e quindi niente materia), sempre per il principio di
> indeterminazione. L'energia non e' uguale a zero, ma fluttua e le sue
> fluttuazioni possono manifestarsi attraverso la creazione di coppie.
> Quindi il vuoto e' l'insieme delle coppie virtuali.
Avrei solo da ripetermi, ma invece ti chiedo: dove le hai imparate
queste belle cose? Mi daresti un riferimento bibliografico?

> Aggiungerei questo (anche se e' alquanto imho)
>
> il 'vuoto quantistico' e' un po' la spina nel fianco della fisica
> contemporanea. E' l'insieme delle coppie virtuali.Ok.
OK un c...

> Ma cosa sono le
> particelle virtuali? Da quel che ricordo da 'teoria dei campi', le
> particelle virtuali non vengono sperimentalmente osservate.
Se no, non si chiamerebbero "virtuali"...

> Spero di non aver detto una caxxata e attendo quindi pareri + autorevoli. In
> particolare: Elio Fabri e Valter Moretti.
Sono qui :)

> cmq penso che tu stia facendo confusione, perche' continui a pensare alla
> materia in senso 'classico' e conseguentemente al 'vuoto' come assenza della
> materia.
> La fisica quantistica ha modificato radicalmente queste due nozioni.
> ...
> Conclusione: in teoria dei campi, il vuoto ha proprieta' fisiche peculiari e
> la materia o meglio le particelle sono gli stati eccitati di un appropriato
> campo quantistico. Percio' siamo molto lontani dalla nostra 'idea' classica
> di materia e di vuoto.
Si' e no. Quali sarebbero, secondo te, le proprieta' peculiari del vuoto
in teoria dei campi?
Vogliamo metterci una buona volta d'accordo su che cosa s'intende per
"vuoto"?
Io intendo questo: che il sistema, formato da uno o piu' campi ev. in
interazione, possiede uno stato di energia minima (autostato
dell'energia, nota bene). E' aperto il problema se questo stato sia
unico: se non e' unico, siamo in presenza di rottura spontanea di
simmetria.
Idealmente ivuoto dovrebbe avere impulso ed energia nulli; mentre
sull'impulso non vedo problemi, non sono sicuro che si riesca sempre ad
annullare l'energia.

> nel post precedente ho detto una caxxata che ora corrego: l'esistenza delle
> particelle virtuali e' stata dimostrata sperimentalmente.
>
> Per come ho detto nel post precedente, la nozione di particella virtuale e'
> fondamentale in fisica, non solo per la creazione di coppie dal vuoto. Basta
> pensare ai bosoni che mediano le varie interazioni.
>
> Ad es prendi 2 elettroni. Se li consideri come oggetti classici, trovi che
> essi sono sottoposti ad una forza repulsiva (coulomb). Quantisticamente
> invece, l'interazione avviene attraverso lo scambio di un fotone virtuali.
> Infatti, i fotoni sono i bosoni di gauge dell'interazione elettromagnetica.
Il discorso l'abbiamo fatto piu' volte, in questo stesso NG. Si vede che
tu non c'eri.
In due parole, confondi la struttura della teoria (lagrangiana libera +
interazione) e il metodo di risoluzione approssimata per via
perturbativa, con la *reale esistenza* di queste "particelle virtuali".
Renditi conto almeno che non e' la stessa cosa.
Il pasticcio delle coppie virtuali nasce dal voler descrivere il vuoto
di un sistena dicmpi in interazione nello spazio di Hilbert dei campi
liberi. Cosa che in generale non e' neppure lecita: inequivalenza delle
rappresentazioni delle algebre di operatori.

Quello che ti giustifica e' che in realta' la situazione teorica non e'
affatto chiara, e temo che molti fisici si siano abituati ad andare un
po' "a orecchio". Ecco perche' dicevo sopra che anche in libri che
dovrebbero essere seri trovi discorsi come quelli sulle fluttuazioni del
vuoto...
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Elio Fabri
Dip. di Fisica "E. Fermi"
Universita' di Pisa
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Received on Mon Sep 02 2002 - 20:37:02 CEST