0158. Che cos'è l'energia quantica?

Spesso nei libri di divulgazione si trova il concetto di "energia quantica". Di cosa si tratta? (Lorenzo)(2044)

Gli ultimi decenni del secolo XIX videro la grande sintesi dei fenomeni elettromagnetici operata in particolare dal fisico inglese Maxwell che dimostrò come le onde elettromagnetiche si propagavano nel vuoto con la velocità della luce e che anche la luce era dunque un fenomeno elettromagnetico. Le onde elettromagnetiche, e tra esse le onde luminose, trasportano energia elettromagnetica (per es. la energia che dal sole viene irraggiata sino a noi) e fino agli inizi del secolo 20mo si pensava che questa energia fosse continua. Gli esperimenti condotti in quel periodo, tra cui famoso l'effetto fotoelettrico (emissione di elettroni da parte di metalli colpiti dalla luce), dimostrarono (fu Einstein a formulare questa spiegazione) che era necessario invece immaginare che l'energia veniva trasportata e trasmessa in pacchetti, che furono denominati quanti, ciascuno dei quali convoglia una energia ( l'energia quantica) proporzionale alla frequenza della radiazione. La costante di proporzionalità è nota come Costante di Planck ed è una delle costanti fondamentali della fisica. L'energia quantica si misura solitamente in unità elementari piccolissime chiamate eV = elettronvolt , corrispondente all'energia che acquista un elettrone accelerato dalla differenza di potenziale di un volt . Alle frequenze delle onde luminose visibili l'energia dei singoli quanti non supera i 3 eV circa ed oggi sappiamo che tali pacchetti elementari di energia vengono emessi quando gli elettroni atomici passano da orbite più esterne ad orbite più interne attorno al nucleo atomico. Esistono quanti di energia molto più elevata: vengono emessi nei processi interni al nucleo atomico (da 100 keV ad alcuni MeV ) nella radiazione cosmica possono raggiungere valori ancora molto maggiori fino al TeV .

Giancarlo Mantovani – Fisico