Perchè nel caso la sorgente utilizzata nell'esperimento "spari" particelle il fenomeno dell'interferenza non si verifica? Se spariamo elettroni, anche singolarmente, l'interferenza c'è sempre in quanto l'elettrone "interferisce con se stesso" ...ma perchè la particella no? ....e poi, tutte le particelle si comportano allo stesso modo? ...l'elettrone non è esso stesso una particella? Mario -
Caro lettore,
l'esperimento di Young a cui tu ti riferisci fu ideato ed eseguito all'inizio dell'800 per dimostrare la natura ondulatoria della luce. Si utilizzano per questo due fenditure di dimensioni sufficientemente piccole così da essere confrontabili con la lunghezza d'onda della luce incidente. In questo modo, ognuna delle due fenditure è assimilabile ad una sorgente luminosa coerente, ovvero con la stessa lunghezza d'onda della sorgente luminosa principale. Queste due sorgenti luminose coerenti daranno quindi luogo al fenomeno dell'interferenza, tipico dei fenomeni ondulatori, in cui la sovrapposizione delle due onde può essere costruttiva, nel caso in cui si sommino i due massimi delle oscillazioni, o distruttiva, nel caso in cui si sommino il massimo e il minimo delle oscillazioni. Per questo, se mettiamo uno schermo ad una certa distanza dalle due fenditure, osserveremo una sequenza di zone luminose e zone buie, detta figura di diffrazione. Questo esperimento sembrava quindi indicare la morte definitiva dell’ipotesi della natura corpuscolare della luce di cui Newton fu il primo assertore.
Ma all'inizio del '900 alcuni fenomeni, in particolare l'effetto fotoelettrico, misero di nuovo in discussione la natura ondulatoria della luce. La spiegazione dell'effetto è del 1905 e si deve ad Einstein, che per questo vinse il Nobel. Nella sua spiegazione, quando una particella di luce (il fotone), colpisce un elettrone su una superficie metallica, questa può essere assorbita totalmente dall'elettrone. L'energia cinetica così acquistata dall'elettrone gli permette di sfuggire dal metallo, per cui si osserva una emissione di elettroni dalla superficie.
Quindi, secondo la meccanica quantistica, la luce si poteva comportare come un'onda o come una particella a seconda del fenomeno osservato. Questo strano e isolato comportamento della luce, portò Louis De Broglie a ipotizzare che tutte le particelle avessero sia un comportamento corpuscolare che ondulatorio. De Broglie associò quindi ad ogni particella una lunghezza d'onda caratteristica, detta lunghezza d’onda di De Broglie, inversamente proporzionale alla propria quantità di moto (il prodotto della massa per la velocità).
L’ipotesi di De Broglie fu verificata sperimentalmente pochi anni dopo, nel 1927, quando Davisson e Germer osservarono figure di diffrazione quando un cristallo di nichel era attraversato da un fascio di elettroni. Da questa osservazione, l’esperimento di Young della doppia fenditura venne ripetuto anche con fasci di particelle ritrovando figure di diffrazione simili quelle dell’esperimento originale fatto con la luce. Concludendo, secondo la meccanica quantistica ogni particella ha una doppia natura onda-corpuscolo e questa è ben verificata dagli esperimenti di diffrazione con doppia fenditura. Il fenomeno dell’interferenza si osserva se le dimensioni delle fenditure, o in generale di un ostacolo, sono confrontabili con la lunghezza d’onda di De Broglie associata alla particella oggetto di studio.
Marco Cinausero, fisico