6. Stato corrente#
Stato attuale della conoscenza. Per gli argomenti trattati in questo materiale, è fondamentale avere presente il modello atomico della materia.
Progresso di inizio XX secolo:
rifiuto della interazione a distanza, esistenza di una velocità massima finita \(c\) (elevata per l’esperienza quotidiana, ma finita) della trasmissione delle informazioni
limiti nella conoscenza possibile tramite misura per sistemi di dimensioni ridotte; incertezza paragonabile al valore della quantità misurata
Spinta all’unificazione delle teorie, verso una teoria del tutto. Ricerca delle particelle «elementari». Ma cosa è davvero elementare?
Costanti della natura.
velocità della luce \(c\)
azione elementare \(h\)
…
6.1. Regimi e teorie#
In base alle grandezze caratteristiche del problema (relative ad alcune costanti della natura), si possono qualitativamente distinguere diversi ambiti, ben descritti da diverse teorie e modelli fisici.
Qualitativamente,
la fisica classica fornisce un buon modello per lo studio di sistemi con:
scale di lunghezza «molto maggiori» delle dimensioni atomiche e sufficientemente limitate da poter considerare l’interazione tra due corpi come istantanea, \(\Delta t_{delay} = \frac{L}{c} \ll 1\);
velocità caratteristiche molto minori di \(c\)
la fisica quantistica fornisce un buon modello per lo studio di sistemi a livello molecolare, atomico e sub-atomico
la fisica di Einstein fornisce un buon modello per lo studio di sistemi in cui non è possibile assumere trascurabile le interazioni istantanee
6.2. Teoria atomistica#
La materia è formata da componenti elementari. Cosa si intende per elementari? Quanto elementari?
A seconda del livello di dettaglio e dell’ambito di interesse, è necessario utilizzare un modello microscopico che consideri la natura discreta della materia, oppure è possibile usare un rappresentazione macroscopica continua del fenomeno fisico.
sistemi macroscopici sono formati da un numero enorme di componenti elementari
il modello macroscopico è evidenza della dinamica microscopica, e spesso ne rispecchia le caratteristiche medie
esempi:
meccanica del continuo e termodinamica:
densità di massa è una grandezza macroscopica, evidenza macroscopica del numero di componenti elementari dotati di massa in un determinato volume
temperatura è una grandezza macroscopica, evidenza macroscopica del moto di agitazione dei componenti elementari a livello microscopico
pressione e sforzo sono grandezze sono grandezze fisiche, evidenze macroscopiche delle interazioni (legami e «urti») tra i componenti elementari a livello microscopico
densità di corrente è una grandezza fisica, evidenza macroscopica del numero di componenti elementari dotati di carica in un determinato volume
corrente elettrica è una grandezza fisica, evidenza macroscopica del numero di cariche elementari che attraversano una superficie in un intervallo di tempo elementare
6.3. Interazioni fondamentali#
Allo stato attuale, sono riconosciuti 4 tipi di interazioni fondamentali:
interazione gravitazionale
interazione elettromagnetica
interazione nucleare debole
interazione nucleare forte