Le c ostanti fondamentali della natura e la fisica moderna
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 42

Le c ostanti fondamentali della Natura e la Fisica Moderna PowerPoint PPT Presentation


  • 68 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Liceo Scientifico G. Marinelli - Udine 17 Novembre 2012. Le c ostanti fondamentali della Natura e la Fisica Moderna. Enrico Nardi I.N.F.N. - Laboratori Nazionali di Frascati [email protected] Schematicamente : . G. c. Sistemi di unità di misura.

Download Presentation

Le c ostanti fondamentali della Natura e la Fisica Moderna

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Le c ostanti fondamentali della natura e la fisica moderna

LiceoScientifico G. Marinelli - Udine 17 Novembre 2012

Le costantifondamentalidellaNatura e la FisicaModerna

Enrico Nardi

I.N.F.N. - LaboratoriNazionali di Frascati

[email protected]


Schematicamente

Schematicamente:

  • G

  • c


Sistemi di unit di misura

Sistemi di unità di misura

U. El. magnetiche: Ampere

I

1 m 1 A=2 x 10-7 N/m

CGS (CM GR SEC)

MKS (M KG SEC + …)

1940 Internationally adopted

  • 1832 C. F. Gauss

  • 1874 J. C. Maxwell & W. Thomson (EM Units)

  • Sistemimeccanici: unitàderivate E, F, P, …

  • Elettromagnetismo: unità derivate ( Q= I t )

Nuoveunitàfondamentali:

Coulomb, Candela, Kelvin, …

7 unitàfondamentali:MKS +

SistemaInternazionale

Ampere

Kelvin

Candela

Mole (1971 11thGCWM)

1960 11th Gen. Conf. Weights & Measures


Unit fondamentali e unit derivate

Unitàfondamentali e unità derivate

Q1 Q2

F = -------- [Q] = [L]3/2 [M]1/2 [T]-1

R2

[Caricaelettrica] Derivata: Legge di Coulomb

E.g. F = 1 Newton, R = 1 m.

  • 1 Q1 Q2

  • F = ----- -------- [ε0] = Qe2 N m2

  • 4πε0R2

[Caricaelettrica] Fondamentale

E.g. MKS + Unità di caricaQe

Qe = Caricaelettrone

Per ogninuovaunitàfondamentaleintrodottaènecessariaunanuova “costanteuniversale’’. Qui sièusatauna

LeggeFisica


Altri esempi

Altriesempi

Distanza (x,y): Migliomarino (nmi)

Profondità (z): Braccio (ftm -fathom)

UnitàNautiche:

Istropiadellospazio

Δx = fΔz [ f ] = nmi ftm-1

  • Energia di unaparticella:

  • Eng. media degliatomidi un insieme:

  • Joule (J)

  • Grado Kelvin(K)

Teoriacineticadei gas

P V = N k T

E = k T [k] = J K-1


M inimo numero di unit di misura

Minimonumerodiunitàdimisura ?

Sembrasia 3 ….

  • Assumerò (per ora) chesiano3

Spazio(metro) - Massa(kilo) - Tempo(sec)

Prima domanda:

Quantitativamente, perchè 1 metro, 1 kilo, 1 secondo ?


Le c ostanti fondamentali della natura e la fisica moderna

Homo Abilis(1.3-2.4 x106yrs. ago)

1 sec

1 Kg

Quantitativamente

un sistema di unità

“antropocentrico”

1 m


Le c ostanti fondamentali della natura e la fisica moderna

  • LUNGHEZZE: 1. Esperienzadiretta


Le c ostanti fondamentali della natura e la fisica moderna

2. ASTRONOMICHE E COSMOLOGICHE


Le c ostanti fondamentali della natura e la fisica moderna

3. AtomicheeSubatomiche


Tempo 1 esperienza diretta

Tempo: 1. Esperienzadiretta


2 geologici e cosmologici

2. Geologici e Cosmologici


3 elettronica e particelle elementari

3. Elettronica e Particelleelementari


Massa 1 esperienza diretta

Massa: 1. EsperienzaDiretta


2 terrestri

2. Terrestri


3 astronomiche

3. Astronomiche


4 astrofisiche e cosmologiche

4. Astrofisiche e Cosmologiche


5 biologiche e microbiologiche

5. Biologiche e microbiologiche


6 molecolari atomiche e particelle

6. Molecolari, Atomiche e Particelle


Riassumendo

Riassumendo

Scale: Umana

dellaNatura

10-24-1026

10-24-1024

10-36-1052

  • L/m 10-6-105

  • T/sec 10-3-109

  • M/Kg 10-6-105


Le c ostanti fondamentali della natura e la fisica moderna

Partiamo da un’ altradomanda:

Come faccio a comunicarechesono in ritardo di 1 oraal “blind date” con un extraterrestre ?

Risposta: Ritarderò di 6.7772 x 1044

rispetto al 8.0485 x 1060stabilito

Secondadomanda:

PerchèSpazio, Tempo e Massa ?


Tre costanti f ondamentali

  • c

La massimavelocitàpossibilefra due corpi in motorelativo: 2,998 x 108 m/sec

Tre “CostantiFondamentali”

Velocità [L/T]

Quanto di azione in meccanicaquantistica: 6.626 x 10-34 J sec

Azione[E  T]

La Natura ci ha fornito

  • G

Costante di gravitazione

Universale: 6.674 x 10-11N(m/Kg)2

[L3 / (MT)]


Unit di planck

Unità di Planck

Con c, h, G possiamocostruireunitàfondamentali di lunghezza, tempo e massa:


Nelle di liste ordini di grandezza

Nelle di liste “ordini di grandezza”:

Planck Length


Planck time

Planck Time


E la massa di planck

E la Massa di Planck ?

Perchè MPè “molto grande” ? (categoria “esperienzadiretta”)

No ! siamonoi ad essere “incomprensibilmenteleggeri” !


Bronstein cube

Bronstein cube

1/c

  • G

G=h=1/c=0

C ∞ 1/c 0


La fisica che conoscete h 1 c 0

La fisicacheconoscete (h=1/c=0)

GravitàNewtoniana

  • G

Meccanicaclassica ….

s = v. t

F = m a

  • G=h=1/c=0


La relativit speciale 1 c 0

La relativitàspeciale: 1/c ≠ 0

Trasformazioni di Lorentz

  • 1/c

  • G=h=0


Elettromagnetismo una teoria relativistica

Elettromagnetismo(unateoriarelativistica)

Vettori:

= (ax , ay , az); . = aibi = aibi

Invarianzadelleequazionirispettorotazionispaziali

Equazioni

di Maxwell

(1864)

Quadrivettori:

(1905)

aμ = (a0,ax,ay,az); a.b= aμb

μ

Eq. Maxwell

in forma covariante

Invarianzarispettotrasf. di Lorentz


El magnetismo notazioni covarianti

El. Magnetismo: NotazioniCovarianti

Field Strength tensor:

=

Quadri-corrente:

Quadri-divergenza:


Meccanica quantistica h 0

MeccanicaQuantistica: h ≠ 0

  • G=c=0


Interferenza quanto meccanica

Interferenzaquantomeccanica

  • Perche’ glielettroniinterferiscono ?

  • Cos’èsuccesso ?


Gravit newtoniana quantistica g h 0

GravitàNewtonianaQuantistica G,h≠0

Teoriapocointeressante

Gravità:

Masse grandi

Quantum Mech:

Masse piccole

NQG

  • G

  • c=0


Relativit generale g 1 c 0

RelativitàGenerale: G,1/c ≠ 0

GR

Einstein Equations

  • 1/c

Cosmological constant

  • G

  • h=0


Teoria quantistica dei campi h 1 c 0

TeoriaQuantisticadeiCampi: h,1/c ≠ 0

QFT

  • 1/c

G=0


Q uantum f ield t heory unit naturali

Quantum Field Theory: Unitànaturali

c ≠ ∞

≠ 0

Proviamo a porre per definizione c = h =1

[c] = [L] [T]-1 = [1] = 0  [L] = [T]

[ ] = [E] [T] = [1] = 0  [L] = [T] = [E]-1

Tuttosipuòquindimisurare, e senzaambiguità,

in unità di energia:eV = electronvolt, keV,MeV,GeV

= 197.326 MeV fm = 1 = 6.582 x 10-22 MeV s = 1

c


Lo stato attuale della fisica moderna

Lo statoattualedellafisicamoderna

?

GR

QFT

SR

  • 1/c

NQG

NG

  • G

QM


Lo stato della fisica nel futuro prossimo

Lo statodellafisicanelfuturo(prossimo) ?

c ≠ ∞

≠ 0

G ≠ 0

GR

QFT

SR

Superstrings?

M-Theory?

NG

Loop Quantum Gravity?

QM


L ultimo vertice del cubo delle teorie

L’ ultimo vertice del cubodelleteorie:

The elimination of logical inconsistencies requires modifying the ordinary concepts of space and time, replacing them by some deeper and non evident concepts.

(MatveiPetrovich Bronstein - 1934)

L'eliminazione di incoerenzelogicherichiede di modificareiconcettiordinari di spazio e tempo, sostituendoli con concettipiùprofondi e non evidenti


Due referenze

Due referenze:

Per chi volesseapprofondire, rimandoalleseguenti due referenze, anche se di lettura non facile (ed in inglese):

“World Constants and Limiting Transition”

G. Gamow, D. Ivanenko, and L. Landau

http://gnsardan.appfarm.ru/GIL.pdf

Questa referenza del 1928 ha dato lo spunto a M. P. Bronstein per sviluppare

la sua idea di connessionefra le costantic,h,G e le teoriefondamentali.

“Trialogueon the number of fundamental constants”

M. J. Duff, L. B. Okun, G. Veneziano

http://arxiv.org/abs/physics/0110060

Un lucidoresoconto di alcuneconversazionifratregrandifisicicontemporaneiriguardoall’effettivonumero di costantifondamentali.


Nota sulle c ostanti adimensionali

Nota sullecostantiadimensionali

Q1 Q2

F = -------- [Q2] = [L]3 [M] [T]-2

R2

  • [h c] = [M] [L]2[T]-1 [L][T]-1= [Q2]

QP = (h c)1/2 = 1.9 x 10-18 C

Q(e-) = e = 1.6 x 10-19 C

e2 1

α = --------- = ------------ [α] = 0

h c 137.036


  • Login