Vorrei sapere perché i corpi come l’elettrone si muovono con moto ondulatorio e non in linea retta?

L’elettrone, così come altre
“particelle materiali” quali protoni, neutroni,
molecole ed altre ancora, possiede caratteristiche
ondulatorie. Ciò non significa che l’elettrone si
muove con moto ondulatorio, ma che in particolari
condizioni, mostra proprietà tipiche di un’onda.
Per chiarire questo concetto si può inventare un
esperimento, nel quale si mostra come si comporterebbero
dei proiettili (particelle materiali), onde
dell’acqua (onde), elettroni, nella stessa
situazione sperimentale.

ESPERIMENTO
DEI DUE FORI

PROIETTILI

Una mitragliatrice spara proiettili in
diverse direzioni attraverso il foro O . I proiettili
superano la lastra L passando per i fori 1 e 2 e
raggiungono, uno alla volta, uno schermo S
sul quale si arrestano. Si misura il numero medio di
pallottole che raggiungono lo schermo in un certo
intervallo di tempo (per es. in un’ora) in un
determinato punto. Lo stesso procedimento si ripete per i
diversi punti dello schermo, successivamente si
costruisce il grafico N12 che
rappresenta la probabilità di arrivo medio dei
proiettili in ciascun punto dello schermo. Se si lascia
aperto solo il foro 1 o il 2 si ottengono rispettivamente
le curve N1 o N2 e
si osserva che:

N12 = N1
+ N
2

ONDE
DELL’ACQUA

Vengono prodotte delle onde su una
superficie d’acqua, onde che escono dal foro O e si
dirigono verso la barriera L. Dopo aver attraversato la
barriera passando per i fori 1 e 2 le onde
s’infrangono sullo schermo S. Qui si può immaginare
di aver posto un sughero che con il proprio spostamento
verso l’alto e verso il basso permette di misurare
quanta energia è trasportata dalle onde. L’energia
può avere qualunque valore perché non arriva, come
accadeva per i proiettili, in unità singole.
Misurando
quindi attraverso l’innalzamento del sughero
l’energia dell’onda, si costruisce la curva I12.
Se si lascia aperto solo il foro 1 o il foro 2 si
ottengono con le curve I1.e
I
2, ma in questo caso,
diversamente da quanto accade per i proiettili si ha:

I12 ¹ I1
+ I
2

Si parla in questo caso d’interferenza.

ELETTRONI

Gli elettroni escono da O in diverse
direzioni, attraversano L in 1 e 2 e raggiungono lo
schermo S sul quale si arrestano. Gli elettroni e quindi
l’energia, giungono su S in singole unità,
ovvero in un solo punto alla volta come accade per i
proiettili. Si misura dunque anche in questo caso la
probabilità di arrivo. La curva N12 che
si ottiene è però uguale a quella ottenuta nel caso
delle onde . N12 rappresenta ,
non l’energia di un’onda, ma la probabilità di
arrivo delle singole unità. Come nel caso delle onde si
ha quindi:

N12 ¹ N1
+ N
2

Quindi l’elettrone presenta alcune
caratteristiche tipiche di particelle materiali ed altre
tipiche di un’onda. Il carattere ondulatorio è
legato alla probabilità di presenza. L’elettrone
non è quindi né una particella né un’onda ma un oggetto
quantistico.

Bibliografia

Feynman R. P. La legge fisica, Boringhieri
1984

Wichmann E.V.H. La Fisica di Berkeley
vol 4
, Zanichelli 1984