Re: Meccanica Quantistica
Inviato da Lord9600XT il 5/5/2013 17:25:45
Citazione:
Partiamo da un dato di fatto semplice semplice: la materia e l'antimateria non sono simmetriche. Da ciò che possiamo osservare, nell'Universo c'è solo materia, e di antimateria abbiamo solo particelle (al massimo qualche nucleo leggero).
Una spiegazione di ciò potrebbe essere che qualche interazione fondamentale distingue (in qualche modo) materia ed antimateria, ovvero il comportamento delle due non è simmetrico. Al momento, sappiamo che le interazioni forti ed elettromagnetiche si comportano allo stesso modo con la materia e l'antimateria. Le interazioni deboli, invece, distinguono pesantemente tra materia ed antimateria. Sulla gravità non mi pare si sappia nulla circa eventuali violazioni, ma non so nemmeno se siano state testate (e dubito che ciò sia stato fatto per problemi tecnici e pratici).
Prima di andare avanti, devo fare una piccola premessa lievemente tecnica: esistono delle simmetrie discrete che sono peculiari delle interazioni fondamentali. Esse sono la parità (P), la coniugazione di carica (C) e l'inversione temporale (T). P equivale a scambiare il verso degli assi spaziali; C equivale a cambiare il segno delle cariche elettriche; T equivale a scambiare il verso dell'asse temporale. Esiste un teorema, detto teorema CPT, che predice che qualsiasi interazione che possiede alcune proprietà (tra cui, essere relativisticamente invariante) è invariante per CPT, ovvero l'azione combinata di tutte e 3 le simmetrie sopra dette. Tale teorema è ottimamente confermato, ed è anche uno dei test più efficaci della relatività ristretta (con buona pace dei detrattori).
Tuttavia, nulla vieta che un'interazione violi una delle varie simmetrie. Le interazioni deboli non conservano un tubo. I primi ad accorgersi che le interazioni deboli potessero rompere qualche simmetria furono Lee e Yang negli anni '50. In particolare, proposero che esse potessero non essere invarianti sotto P. Madame Wu confermò ciò analizzando il decadimento beta del Cobalto-60 (e Lee e Yang si presero il Nobel). In calce all'articolo di Madame Wu si fa notare come le misure effettuate indicassero anche una violazione di C. Successivamente, una (non schiacciante) conferma della violazione di C fu data dall'esperimento di Goldhaber et al. sulla misura dell'elicità dei neutrini. Tale esperimento provò che i neutrini avevano una sostanziale differenza dagli antineutrini, e che tale differenza (l'elicità) violava essa stessa C e P separatamente.
Se invece uno faceva una trasformazione CP (C e P simultaneamente) osservava che, da un punto di vista teorico, tutto tornava. Sotto CP l'esperimento di Madame Wu (e tanti altri nel frattempo...) erano invarianti, così come l'esperimento di Goldhaber. In pratica, CP prescriveva simmetria tra materia ed antimateria!
Poi arrivarono Cronin e Fitch:
https://corsidf.df.unipi.it/claroline/backends/download.php?url=L0NST05JTl9GSVRDSF9QQVBFUl9DUFZfMTk2NC5wZGY%3D&cidReset=true&cidReq=114BB
Questo fu il primo esperimento in cui fu provata la violazione di CP nelle interazioni deboli. Questa simmetria, che prescrive simmetria tra materia ed antimateria, non è una vera simmetria della Natura, ma lo è solo in parte.
Negli anni sono state misurate tantissime altre violazioni di CP da parte di altre particelle, e sono state fatte anche misure dirette (quella di Cronin e Fitch è una misura indiretta). Tuttavia, se uno va a calcolare quanta violazione c'è di CP, tale violazione è molto piccola. E in tutti i casi misurati, questa è piccola. Vi sono casi in cui l'asimmetria è maggiore di altri, ma non è tanto grande da giustificare una così grande asimmetria presente in Natura.
Questo è più o meno quanto. Spero di essere stato abbastanza chiaro. Forse potevo semplificare di più, ma probabilmente avrei "stravolto" un po' i concetti a favore della semplicità, e non sono un grande fan di questo approccio.
Già che ci sono, allego anche gli articoli di Lee e Yang, Madame Wu e Goldhaber:
https://corsidf.df.unipi.it/claroline/backends/download.php?url=L0xFRS1ZQU5HX1BSXzE5NTYucGRm&cidReset=true&cidReq=114BB
https://corsidf.df.unipi.it/claroline/backends/download.php?url=L1dVX2V0X2FsLl9QTF8xOTU3LnBkZg%3D%3D&cidReset=true&cidReq=114BB
https://corsidf.df.unipi.it/claroline/backends/download.php?url=L0VTUEVSSU1FTlRPX0RJX0dPTERIQUJFUi9QQVBFUl9HT0xESEFCRVJfR1JPRFpJTlNfU1VOWUFSLnBkZg%3D%3D&cidReset=true&cidReq=114BB
L'articolo di Goldhaber è praticamente incomprensibile a meno ché uno non si metta a fare un bel po' di conti durante la lettura.
ohmygod ha scritto:
Lord9600XT
Un esempio è che benché da 50 anni si sappia un motivo della asimmetria tra materia ed antimateria
Scusa la quantica intrusione ma da cosa si è potuto stabilire che si sappia ciò.
Cioè il rapporto fra materia e antimateria non potrebbe essere simmetrico?
Quale curvatura è in grado di curvare, disallineare parametri ignoti.
una esposizione semplice sarebbe gradita alla mia ignoranza in materia.
Partiamo da un dato di fatto semplice semplice: la materia e l'antimateria non sono simmetriche. Da ciò che possiamo osservare, nell'Universo c'è solo materia, e di antimateria abbiamo solo particelle (al massimo qualche nucleo leggero).
Una spiegazione di ciò potrebbe essere che qualche interazione fondamentale distingue (in qualche modo) materia ed antimateria, ovvero il comportamento delle due non è simmetrico. Al momento, sappiamo che le interazioni forti ed elettromagnetiche si comportano allo stesso modo con la materia e l'antimateria. Le interazioni deboli, invece, distinguono pesantemente tra materia ed antimateria. Sulla gravità non mi pare si sappia nulla circa eventuali violazioni, ma non so nemmeno se siano state testate (e dubito che ciò sia stato fatto per problemi tecnici e pratici).
Prima di andare avanti, devo fare una piccola premessa lievemente tecnica: esistono delle simmetrie discrete che sono peculiari delle interazioni fondamentali. Esse sono la parità (P), la coniugazione di carica (C) e l'inversione temporale (T). P equivale a scambiare il verso degli assi spaziali; C equivale a cambiare il segno delle cariche elettriche; T equivale a scambiare il verso dell'asse temporale. Esiste un teorema, detto teorema CPT, che predice che qualsiasi interazione che possiede alcune proprietà (tra cui, essere relativisticamente invariante) è invariante per CPT, ovvero l'azione combinata di tutte e 3 le simmetrie sopra dette. Tale teorema è ottimamente confermato, ed è anche uno dei test più efficaci della relatività ristretta (con buona pace dei detrattori).
Tuttavia, nulla vieta che un'interazione violi una delle varie simmetrie. Le interazioni deboli non conservano un tubo. I primi ad accorgersi che le interazioni deboli potessero rompere qualche simmetria furono Lee e Yang negli anni '50. In particolare, proposero che esse potessero non essere invarianti sotto P. Madame Wu confermò ciò analizzando il decadimento beta del Cobalto-60 (e Lee e Yang si presero il Nobel). In calce all'articolo di Madame Wu si fa notare come le misure effettuate indicassero anche una violazione di C. Successivamente, una (non schiacciante) conferma della violazione di C fu data dall'esperimento di Goldhaber et al. sulla misura dell'elicità dei neutrini. Tale esperimento provò che i neutrini avevano una sostanziale differenza dagli antineutrini, e che tale differenza (l'elicità) violava essa stessa C e P separatamente.
Se invece uno faceva una trasformazione CP (C e P simultaneamente) osservava che, da un punto di vista teorico, tutto tornava. Sotto CP l'esperimento di Madame Wu (e tanti altri nel frattempo...) erano invarianti, così come l'esperimento di Goldhaber. In pratica, CP prescriveva simmetria tra materia ed antimateria!
Poi arrivarono Cronin e Fitch:
https://corsidf.df.unipi.it/claroline/backends/download.php?url=L0NST05JTl9GSVRDSF9QQVBFUl9DUFZfMTk2NC5wZGY%3D&cidReset=true&cidReq=114BB
Questo fu il primo esperimento in cui fu provata la violazione di CP nelle interazioni deboli. Questa simmetria, che prescrive simmetria tra materia ed antimateria, non è una vera simmetria della Natura, ma lo è solo in parte.
Negli anni sono state misurate tantissime altre violazioni di CP da parte di altre particelle, e sono state fatte anche misure dirette (quella di Cronin e Fitch è una misura indiretta). Tuttavia, se uno va a calcolare quanta violazione c'è di CP, tale violazione è molto piccola. E in tutti i casi misurati, questa è piccola. Vi sono casi in cui l'asimmetria è maggiore di altri, ma non è tanto grande da giustificare una così grande asimmetria presente in Natura.
Questo è più o meno quanto. Spero di essere stato abbastanza chiaro. Forse potevo semplificare di più, ma probabilmente avrei "stravolto" un po' i concetti a favore della semplicità, e non sono un grande fan di questo approccio.
Già che ci sono, allego anche gli articoli di Lee e Yang, Madame Wu e Goldhaber:
https://corsidf.df.unipi.it/claroline/backends/download.php?url=L0xFRS1ZQU5HX1BSXzE5NTYucGRm&cidReset=true&cidReq=114BB
https://corsidf.df.unipi.it/claroline/backends/download.php?url=L1dVX2V0X2FsLl9QTF8xOTU3LnBkZg%3D%3D&cidReset=true&cidReq=114BB
https://corsidf.df.unipi.it/claroline/backends/download.php?url=L0VTUEVSSU1FTlRPX0RJX0dPTERIQUJFUi9QQVBFUl9HT0xESEFCRVJfR1JPRFpJTlNfU1VOWUFSLnBkZg%3D%3D&cidReset=true&cidReq=114BB
L'articolo di Goldhaber è praticamente incomprensibile a meno ché uno non si metta a fare un bel po' di conti durante la lettura.
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