29. Esperienze ed esperimenti sulla materia, sulla radiazione elettromagnetica e sulla loro interazione

Dettagli.

• Esperimenti sulla struttura della materia

• Esperimenti sulla radiazione elettromagnetica e l’interazione con la materia

Cronologia.

1891, J.J.Thomson scopre l’elettrone come prima particella sub-atomica: negli gli esperimenti di conduzione nei gas nei tubi di Crooks, riconosce che i raggi catodici sono composti da, trasportatori della carica elettrica discreti con rapporto carica/massa definito

1898, Curie, Becquerel: radioattività

1900: M.Planck e la radiazione di corpo nero. L’introduzione di una nuova costante, \(h\), è solo un trucco per ottenere una regressione dei dati sperimentali? Il lavoro di Einstein sull’effetto fotoelettrico dimostrerà che la costante \(h\) compare anche in un altro fenomeno fisico, e suggerisce che \(h\) non sia solo un trucco, ma una caratteristica della fisica

1905: Annus Mirabilis di A.Einstein: pubblicazioni sulla teoria della relatività speciale[1, 2], sulla spiegazione dell’effetto fotoelettrico[3] compatibile con l’ipotesi di Planck sulla quantizzazione dell’energia, e sul moto browniano[4] come argomento a favore della natura atomica della materia

1909: Millikan misura la carica dell’elettrone

1906-1913: esperimenti di scattering di Rutherford, Geiger e Mardsen. Formulazione del modello atomico di Rutherford

1913: modello atomico di Bohr, e successive evoluzioni Borh-Sommerfeld

1922: l’esperimento di Stern-Gerlach dimostra l’esistenza dello spin come quantità «intrinseca» di sistemi a scala atomica (qui atomi di \(Ag\)) con valori discreti: gli atomi vengono deviati in un campo magnetico non uniforme, spiegazione compatibile con la presenza di un momento magnetico della particella

1924: nella sua tesi di dottorato, de Broglie propone il dualismo onda-particella sia per la radiazione EM sia per la materia

1925-26: Heisenberg, Born, Jordan pubblicano i primi articoli su una meccanica quantistica (matriciale) per i sistemi su scala atomica

1926: E.Schrodinger pubblica la formulazione ondulatoria della meccanica quantistica

1926: principio di esclusione di Pauli

1927: Davisson-Germer mostrano il carattere ondulatorio della materia, con un esperimento di diffrazione di elettroni

1926-28: P.Dirac dimostra l’equivalenza delle formulazioni matriciale e ondulatoria della meccanica quantistica, e formula una meccanica quantistica compatibile con la teoria della relatività ristretta di Einstein

29.1. Riferimenti

1

A. Einstein. Zur elektrodynamik bewegter körper. Annalen der physik, 17(10):891–921, 1905. URL: http://www.physik.uni-augsburg.de/annalen/history/einstein-papers/1905_17_891-921.pdf.

2

A. Einstein. Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig? Annalen der Physik, 323(13):639–641, 1905. URL: http://www.physik.uni-augsburg.de/annalen/history/einstein-papers/1905_18_639-641.pdf, doi:https://doi.org/10.1002/andp.19053231314.

3

Albert Einstein. Uber einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt. 1905. URL: http://www.physik.uni-augsburg.de/annalen/history/einstein-papers/1905_17_132-148.pdf.

4

Albert Einstein. Über die von der molekularkinetischen theorie der wärme geforderte bewegung von in ruhenden flüssigkeiten suspendierten teilchen. Annalen der physik, 1905. URL: http://www.physik.uni-augsburg.de/annalen/history/einstein-papers/1905_17_549-560.pdf.