Fisica: fisica quantistica
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Simone Malacrida
Simone Malacrida (1977) Ha lavorato nel settore della ricerca (ottica e nanotecnologie) e, in seguito, in quello industriale-impiantistico, in particolare nel Power, nell'Oil&Gas e nelle infrastrutture. E' interessato a problematiche finanziarie ed energetiche. Ha pubblicato un primo ciclo di 21 libri principali (10 divulgativi e didattici e 11 romanzi) + 91 manuali didattici derivati. Un secondo ciclo, sempre di 21 libri, è in corso di elaborazione e sviluppo.
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Anteprima del libro
Fisica - Simone Malacrida
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INDICE ANALITICO
INTRODUZIONE
I -PRESUPPOSTI ALLA FISICA QUANTISTICA
Il quadro di riferimento agli inizi del Novecento
Lo spettro del corpo nero
Effetto fotoelettrico
Stabilità della materia
Il dualismo onda-corpuscolo
Verso il nuovo
II -PRIME FORMULAZIONI DI FISICA QUANTISTICA
La soluzione di Planck per lo spettro del corpo nero
La soluzione di Einstein per l effetto fotoelettrico
Il modello di Bohr
Nuove scoperte: effetto Compton
La soluzione di De Broglie per il dualismo onda-particella
III - LA MECCANICA QUANTISTICA
La meccanica quantistica secondo Schrodinger
La visione probabilistica
Le novità rispetto alla meccanica classica
Le soluzioni
Evoluzione operatoriale e principi di indeterminazione
Dirac e la meccanica quantistica relativistica
IV - FISICA DELLO STATO SOLIDO E FISICA DEI SEMICONDUTTORI
Fisica dello stato solido
Fisica dei semiconduttori
V - LA TEORIA QUANTISTICA DEI CAMPI
Definizione rigorosa della meccanica quantistica
Dalla meccanica quantistica alla teoria quantistica dei campi
Elettrodinamica quantistica
VI - QUESTIONI APERTE
INTRODUZIONE
In questo manuale è presentato l’impianto teorico della fisica quantistica.
Partendo dalla crisi della fisica classica e andando a studiare le soluzioni proposte agli inizi del Novecento, si arriverà all’esposizione della meccanica quantistica basata sull’equazione di Schrodinger.
Saranno messi in rilievo i punti salienti di questa rivoluzione e le principali differenze con la fisica classica.
L’indeterminismo e la visione probabilistica saranno il salto concettuale necessario per la definizione rigorosa della meccanica quantistica.
Inoltre, sarà esposta la teoria quantistica dei campi come il risultato finale dell’indagine scientifica in termini quantistici e una sua applicazione di successo data dall’elettrodinamica quantistica.
Infine, saranno enunciate le questioni tuttora aperte in ambito fisico, quali la conciliazione con la fisica nucleare e con la relatività generale.
Un capitolo a sé stante è dedicato a delle applicazioni notevoli della meccanica quantistica, quali la fisica dello stato solido e la fisica dei semiconduttori.
Quanto esposto in questo manuale è affrontato solamente in parte a livello universitario, a meno di non scegliere un corso di studi in Fisica.
Per comprendere appieno quanto esposto, in particolare dal terzo capitolo in poi, sono necessarie delle conoscenze di analisi matematica avanzata (equazioni differenziali e algebra del nabla).
I
PRESUPPOSTI ALLA FISICA QUANTISTICA
Il quadro di riferimento agli inizi del Novecento
Nella seconda metà dell’Ottocento, divenne evidente che la fisica classica aveva in sé dei problemi molto ampi nello spiegare la realtà fisica.
Dopo due secoli di speculazioni e teorie che avevano spaziato da un capo all’altro dello scibile scientifico, si era arrivati ad un punto di non ritorno nel quale tali problemi divenivano via via sempre maggiori nelle conseguenze.
Vi furono vari campi scientifici che apportarono una serie di esperimenti e di dati in contrasto con l’impianto classico, tra i quali ricordiamo l’astronomia, la chimica e molte parti della fisica, ad esempio l’elettromagnetismo.
Da un lato