Page 138 - Fisica per non fisici

Siamo abituati a pensare che nel mondo fisico siano presenti due entità distinte: le
particelle e le onde. Così, quando per esempio pensiamo a un elettrone come
costituente fondamentale della materia, pensiamo certamente a una «pallina», cioè
una minuscola particella. Per contro, pensando per esempio alla propagazione della

luce visibile, siamo portati a ragionare in termini di propagazione per onde: le onde
elettromagnetiche.
Questi due «mondi», quello delle particelle e delle onde, sembrano appunto
mondi completamente separati. Tuttavia ci siamo resi conto che proprio la

propagazione di un campo elettromagnetico può essere interpretata in termini di
particelle: i fotoni.
Quindi, almeno per quanto riguarda i fenomeni elettromagnetici, vediamo che
questi due mondi di fatto coesistono. Ciò può indurci a pensare che questa

coesistenza sia comunque valida per tutte le entità che esistono nella Natura. In
particolare, possiamo pensare che quelle che chiamiamo particelle abbiano anche
proprietà ondulatorie.
Questa è l’idea che ebbe Louis de Broglie (1892-1987) nel supporre che, come un
raggio luminoso ha proprietà corpuscolari e ondulatorie, ugualmente qualsiasi

particella materiale abbia proprietà corpuscolari e ondulatorie. Vedremo tra poco
che questa ipotesi è confermata dall’osservazione sperimentale.

Abbiamo comunque già indicazioni che aspetti ondulatori e corpuscolari siano in
qualche modo correlati. Lo abbiamo visto discutendo del principio di
indeterminazione: abbiamo visto che tale principio, che riguarda la posizione e la
quantità di moto delle particelle, è formulato attraverso lo studio del comportamento
ondulatorio del campo elettromagnetico.

Così, quando pensiamo a un raggio luminoso possiamo pensare a uno sciame di

corpuscoli, cioè fotoni, oppure a onde elettromagnetiche. Altrettanto, secondo l’idea
di de Broglie, pensando per esempio al fascio di elettroni che viaggia nel tubo
catodico di un televisore, possiamo immaginarlo come uno sciame di corpuscoli
oppure come la propagazione di onde; che vengono chiamate onde di de Broglie.
Sempre secondo questa ipotesi, la lunghezzaλ di un’onda di de Broglie deve poi

essere collegata alla quantità di moto p del corpuscolo corrispondente dalla stessa
relazione che lega la lunghezza dell’onda elettromagnetica alla quantità di moto del
fotone e cioè:

λ = h/p (55)

La relazione precedente, accettata come valida per qualsiasi particella materiale e
per qualsiasi onda, è conosciuta come relazione di de Broglie.