Apr 21

La dinamica relativistica. 6: Parliamo del nostro amico fotone **

Per una trattazione approfondita della DINAMICA RELATIVISTICA si consiglia di leggere il relativo approfondimento, nel quale è stato inserito anche questo articolo

 

Permettiamoci ancora un piccolo “scherzo”, richiamando la particella più strana e più simpatica dell’Universo: il fotone.

Siamo sicuri che il fotone abbia massa a riposo uguale a zero?

Ricaviamolo in modo semplicissimo e ormai banale… ricordando che la velocità del fotone è uguale a c

Abbiamo:

E = mc2

m = E/c2

q =  mc  = Ec/c2  = E/c         .... (1)

Scriviamo il nostro invariante

E2 - q2c2 = m02c4

Sostituendo la (1) al posto di q:

E2 – c2E2/c2 = m02c4

E2 – E2 = m02c4

0 = m02c4

Dato che c è sicuramente diversa da zero, deve essere zero la massa a riposo del fotone!

Tuttavia, Planck (QUI) ci ha insegnato che l’energia di un fotone non è assolutamente zero e così la sua quantità di moto. Anzi, esse sono la stessa identica cosa, dato che ponendo c = 1, come si può sempre fare usando le più comuni unità di misura dello spaziotempo, abbiamo proprio E = q (vedi equazioni precedenti).

Ma, allora, cosa capita a una particella che possiede sicuramente una certa energia (e non lo dice solo Planck, ma anche lo stesso Einstein con l’effetto fotoelettrico (QUI) e il non certo sprovveduto Sig. Compton (QUI) quando si ferma? Scompare nel nulla? Assolutamente NO. Tutto si spiega molto semplicemente ricordando che il fotone non può mai stare fermo e deve correre sempre alla massima velocità possibile. Una strana creatura, davvero… Altro che papalatleta, lui esiste soltanto quando corre!

E non diciamo che è un assurdo, se si considera la relazione einsteniana dell’energia..

E = mc2 = m0c2/(1 - v2/c2)1/2

Sembrerebbe che per m0 = 0 anche l’energia debba fare lo stesso… E no! Come abbiamo già detto in una precedente lezione sulla dinamica relativistica, non possiamo dimenticarci che anche il denominatore va a zero, dato che v = c! E zero su zero non è affatto uguale a zero!

Leggiamo e rileggiamo la dinamica relativistica, senza disdegnare di tornare indietro alla cinematica. Tutto ha ormai assunto un’unità e una generalità meravigliose. Ribadiamolo ancora: le particelle infinitesimali, le uniche che possono avvicinarsi alla velocità della luce (e perfino raggiungerla), hanno trovato il grande narratore della loro eccezionale vita.

Viva la relatività speciale o ristretta (che di “ristretto” ha, in fondo, ben poco)!

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