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0476. Osservatori di fotoni

fotoneSe un oggetto puntiforme emette un singolo fotone esso è visibile da un osservatore in qualsiasi posizione rispetto all'oggetto? E se esistono due osservatori alla stessa distanza ma in posizioni opposte vedranno entrambe lo stesso (unico) fotone? Oppure lo vedrà solo uno dei due? E in quest’ultimo caso l’altro non vedrà nulla? (Franco)

sem esperto rosso

Secondo i principi della meccanica quantistica, ogni particella può essere pensata come un’onda che in principio si estende in tutto lo spazio e il cui profilo dipende dal tempo. Una maggiore o minore ampiezza dell’onda nei diversi punti dello spazio corrisponde a una maggiore o minore probabilità di osservare la particella in tali punti. L’onda associata a un singolo fotone ha la forma di un pacchetto molto concentrato che viaggia alla velocità della luce lungo la direzione di emissione. Di conseguenza, un osservatore situato lungo la direzione di emissione avrà una probabilità enormemente più alta di osservare il fotone rispetto a un osservatore collocato lungo un’altra direzione. D’altra parte, con il trascorrere del tempo il pacchetto d’onda si allarga (questo fatto può essere messo in relazione all'impossibilità di eliminare una piccola incertezza sull'esatta direzione di emissione) e diventa quindi via via più probabile che due osservatori situati lungo direzioni prossime a quella di emissione osservino il fotone. Per il principio fondamentale della Meccanica quantistica del collasso della funzione d’onda, se il fotone viene osservato in un punto non potrà però essere simultaneamente osservato in un altro punto.
 

Davide Cassani, fisico

ultimo aggiornamento dicembre 2018
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