I Quanti in tasca

Premessa: questa è una iniziativa per imparare insieme non do nessuna garanzia di esattezza 

Per la prima volta comprando una chiavetta USB da pochi euro ho avuto coscienza di avere tra le mani un dispositvo che violava le leggi della fisica classica per seguire quelli della meccanica quantistica. 
Me lo sono spiegato a questo modo estremamente rozzo:
Gli elettroni seguono la legge di indeterminazione di Heisenberg che definisce un rapporto tra probabilità della posizione di un elettrone e la sua velocita.

Con i numeri molto elementari:
DeltaX rappresenta l'incertezza sulla posizione x.
DeltaP rappresenta l'incertezza della quantità di moto = m*v
dove m=massa dell'elettrone e v=velocita dell'elettrone.

La relazione di indeterminazione di Heisenberg dice:

DeltaX * DeltaP devono essere maggiori di H

H= Costante di Plank = 6,6 10-34 ( significa una grandezza piccolissima)

Adesso se tarsportiamo un elettrone in un contenitore estremamente piccolo ( si dice che lo confiniamo) la posizione dell'elettrone risultera definita perche potrà variare solo all'interno del contenitore. Ma dovendo l'elettrone allo stesso tempo obbedire alla legge di indeterminazione siccome l'inderminazione DeltaX diventa piccola a nostra volontà perche riduciamo le dimensioni del contenitore (immagino che si stratta di uno strato di semiconduttore) allora deve necessariamemnte aumentare DeltaP che in pratica significa il prodotto tra la massa dell'elettrone e la sua velocità.
Siccome la massa dell'elettrone è costante l'unica cosa che può cambiare è la velocità dell'elettrone che aumenta.
Ora normalmente tutti sanno che se vuoi fare uscire l'acqua da un tubo devi alzarlo al di sopra della posizione della bocca d'uscita che in pratica significa che le cose seguono il principio fisico della conservazione dell'energia per cui possono fare solo quello che l'energia consente loro.
In questo caso però succede una cosa incredibile:
Alcuni elettroni dentro la mia chiavetta USB VIOLANO LA LEGGE FISICA e acquistano velocita che per la fisica tradizionale sarebbero proibite ma che invece sono disposte dalla legge di indeterminazione. Utilizzando questa velocita ( in pratica energia) saltano (e non bucano) la parete del contenitore e arrivano nello strato successivo.
Questo consente alla memoria un meccanismo di memorizzazione che ha particolari caratteristiche come quella di poter mantenere le informazioni memorizzate su un tempo lunghissimo senza consumare energia,
Mi do un confortino elettronico. Interpreto tutto questo come un metodo per attivare le informazioni ( memorizzazione) e leggerle senza fare uso di correnti il che consente una durata lunghissima delle stesse informazioni.

La meccanica quantica SECONNO NOANTRI

Un po di scienza fatta in casa per tutti
by 0b1kenobi

Cerco di riassumere brevemente e semplificare (a mio modo, cioè senza pretese) la questione della Meccanica Quantistica e delle implicazioni filosofiche che ne conseguono. La meccanica quantistica è nata alla fine del 1800 e ha avuto grande impulso nel primo 900 grazie al contributo di tutti i maggiori fisici del mondo Einsten, Plank, Dirac, Heseinberg, Schrödinger, eccetera.
L'esperimento chiave su cui ancora i fisici e i laboratori di tutto il mondo si interrogano è quello chiamato della "Doppia Fenditura".
Keywords su google (italiano) "doppia fenditura" Oppure "Meccanica Quantistica"
Keywords su google (English) "double slit" Oppure "Quantum Mechanic"
Consiglio di cercare anche nelle immagini che spesso danno risultati piu concisi.
Consiglio di guardare anche nella ricerca di filmati. 

Il video http://www.youtube.com/watch?v=7z-fZfgubWg riguarda l'esperimento eseguito a Bologna nel 1976 diventato famoso nel mondo e premiato.

Descrivo a modo mio l'esperimento con parole estremamente semplici e spero di dare un qualche aiuto.
Premessa: questo esperimento apre la porta ad innumerevoli domande a cui per lo più la fisica ancora non ha dato risposte soddisfagenti e condivise. E' meglio prima capire bene quale è il contesto e poi procedere.

Esperimento della doppia fenditura ( a modo mio ) 
Vogliamo lanciare delle palle da tennis verso uno schermo che pero immaginiamo conservi le tracce degli impatti.
Lanciando le palle da tennis è chiaro che si distribuiranno uniformemente a caso sulla superficie e genereranno le relative tracce.
Come secondo passo interponiamo un diaframma con un buco in mezzo. Continuando a lanciare le palle e regolando opportunamente la distanza del diaframma e le dimensioni del foro ci saranno un certo numero di palle che attraverso il foro giungeranno sullo schermo e genererrano delle tracce aggensantesi attorno ad un punto. Questo è intuitivo.
Adesso cambiamo la forma del buco sul diaframma da circolare a rettangolare (una fenditura) . 
Continuando a lanciare le palle naturalmente si vedranno le tracce sullo schermo addensarsi in una forma in qualche modo simile alla forma della fenditura.
Adesso complichiamo un po le cose aggiungendo una seconda fenditura identica e parallela.
Ci aspettiamo che continuando a lanciare le palle da tennis dovremmo vedere che le tracce sullo schermo che si affensano attorno a due rettangoli corrispondenti alle fenditure. In effetti tutto questo esperimento puo essere fatto davvero e da come è pacifico per tutti esattamente questi risultati.

Cosa succede se eseguimo lo stesso esperimento con fotoni (un pezzetto di luce) o di elettroni ( un pezzetto di materia)
Succede che lanciando fotoni attraverso due fenditure al posto di avere tracce sullo schermo che proiettano le fenditure vediamo man mano che procedono i lanci addensarsi tracce in secondo una sequenza di intensita diverse tali da rispecchiare quelle che si osservano nel caso di interferenza di raggi luminosi.
Questo ha fatto urlare di giubilo i fisici che sotenevano la luce è una onda.
Continuando ad indagare si scopre che natualmente se si chude una fenditura allora finisce l'interferenza.
Ma i fisici sono stati piu curiosi. Hanno cominciato a mandare un solo fotone per volta e a guardare la relativa traccia sullo schermo. In effetti ad ogni fotone ( o elettrone) inviato compariva una macchiolina sullo schermo proprio come con le palle da tennis.
Allora i fisici si sono chiesti: ma se quando lancio un fotone produco una sola traccia sullo schermo come mai alla fine avviende l'interferenza ( cioè si sommano i chiari e scuri della feritoia uno con quelli della feritoia due)?
Un fotone alla volta non dovremme interferire ma solo generare una macchia circolare nell'intorno del rettangolo corrispondente ad una delle due feritoie.
Per indagare meglio si sono messi in testa di scoprire se lanciando un fotone passava dalla feritoia uno o dalla feritoia due. Per fare questo sono stati escogitati sistemi estremamente sofisticati tali da rendere minimo il disturbo relativo a questo controllo.
Cosa ne è emerso? 
Qualsiasi sia stata la metodologia usata per eseguire il controllo l'interferenza spariva.
Allora si sono spostati i punti di controllo un po dopo le feritoie per essere sicuri che nessuno distrurbasse la decisione della particella di passare dalla feritoia uno o due.
La sopresa è stata che anche in questo caso l'interferenza spariva.
Se proviamo a pensare a quello che succede in termini di palle da tennis sembra che in presenza di due opportune feritoie la palla da tennis invece che passare da una feritoia e impattare lo schermo decide di sdoppiarsi e di passare da entrambe le fenditure impattando lo schermo in una "posizione" che determina la sequenza di chiari e scuri proprie delle frange di interferenza.
Ancora di piu se mettiamo qualcuno a guardare da quale fenditura la palla passa la palla se ne rende conto e comincia a passare solo da una fenditura perdendo l'immagine dell'interferenza.
Siccome le palle stanno gia passando attraverso le due fenditure quando introduco uno che controlla nel percorso fenditura-schermo questo significa che per eliminare l'immagine dell'interferenza la palla deve tornare indietro nel tempo evitare di sdoppiarsi e passare soltanto attraverso una delle due fenditure.
Voglio specificare un aspetto: nel caso del fotone che passa attraverso le due feritoie di ottiene, con l'aumentare del numero di fotoni sparati, che le macchie sullo schermo si dispongano secondo uno schema corrispondente alle frange di interferenza. Come succede? come fa una singola particella a mettersi d'accordo con le altre per produrre le frange? La giusta interpretazione sembra che sia che non esistano ne onde ne particelle e che l'onda associata esprima la probablità che una particella si trovi in una certa posizione.  Quindi è piu probabile che un numero maggiore di elettroni si posizionino in corrispondenza dei picchi delle onde causando addensamento di macchie sullo schermo.

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