Course Details

Intro

La visione del mondo della Relatività e della Meccanica Quantistica

 with  Carlo Cosmelli
La fisica del XX secolo, con le teorie della Relatività e della Meccanica Quantistica, ha cambiato radicalmente la visione del mondo che ci circonda. Dallo spazio e tempo assoluti e indipendenti si è passati ad una descrizione di un mondo in cui distanze ed intervalli di tempo dipendono da chi le osserva, in cui l’ordine di accadimento di due eventi non è sempre univoco, in cui la velocità del tempo segnato da un orologio dipende da quali corpi si trovino vicino. Nel microscopico si è invece abbandonata la descrizione della fisica classica, magari caotica, ma sempre deterministica, per arrivare ad una descrizione probabilistica, in cui gli stati e le proprietà del mondo microscopico non sono determinati, a priori, intrinsecamente, ma acquisiscono realtà solo se vengano misurati o se entrino in contatto con altri “oggetti”. L’abbandono della realtà locale, del fatto cioè che le azioni esercitate in un luogo, per particolari sistemi, possono avere effetti istantanei su oggetti a distanze virtualmente infinite, stravolge la descrizione di un mondo che fino al secolo scorso sembrava sensato e ragionevole. Nel corso verranno descritte le principali caratteristiche di queste due teorie, come abbiano cambiato il concetto del nostro universo e delle possibilità di conoscerlo, e come abbiano influito nella vita quotidiana.

Syllabus

1.      Settimana: Il punto della situazione

1.1.   Il XX secolo: nascono due nuove teorie fisiche.

         Il punto della situazione.

         La scienza agli inizi del ‘900.

1.2.   Alcune cose non tornano

         La velocità della luce.

         Magneti e correnti elettriche.

1.3.   Il problema delle asimmetrie nei fenomeni elettro-magnetici

         Altre cose che non tornano.

         Le soluzioni a questi problemi.

         Elettromagnetismo e luce.

-  Lezioni e Homework disponibili dal 10.3

2.      Settimana: La teoria della Relatività Speciale

2.1.   A. Einstein 30.6.1905.

         Trasformazioni di coordinate.

         Sistemi di riferimento.

         SdR inerziali.

         La relatività di Galileo.

2.2.   Relatività Speciale 2

         I principi della RS.

         Lo spazio tempo di Minkowski.

         Le trasformazioni di Lorentz.

         Come cambia il mondo.

2.3.   Relatività Speciale 3

         Contrazione delle lunghezze.

         Dilatazione dei tempi.

         Il mistero dei mesoni mu.

- Lezioni e Homework disponibili dal 17.3

3.      Settimana: E=mc^2 e la Relatività Generale

3.1.   E=mc^2.

3.2.   Un problema difficile: la gravità

         Massa inerziale e Massa gravitazionale.

         L’ascensore di Einstein.

         Il principio di equivalenza.

         Lo spazio-tempo curvo.

3.3.   Lo spazio-tempo è curvato dalle masse

         Le equazioni di Einstein.

         La metrica.

         Le conseguenze su tempi e lunghezze.

         Effetti misurabili e quotidiani.

Lezioni e Homework disponibili dal 24.3

4.      Settimana: Gli inizi della meccanica quantistica.

4.1.   Fatti che non tornano, o che non si spiegano.

         Spettri di emissione e di assorbimento.

4.2.   M. Planck e A. Einstein

        19.10.1900: nasce la MQ – Planck.

         Lo spettro del corpo nero.

         La radiazione è scambiata per quanti indivisibili.

         17.3.1905 – Einstein – L’effetto fotoelettrico.

         1912 - N. Bohr – Le orbite atomiche sono quantizzate.

4.3.   L. de Broglie - le particelle sono anche onde.

        1924 -  de Broglie: la lunghezza d’onda associata ad ogni particella.

        Onde.

        Effetti strani delle onde.

        Diffrazione e interferenza.

        de Broglie spiega la quantizzazione delle orbite atomiche.

- Lezioni e Homework disponibili dal 31.3

5.      Settimana: La MQ, passi successivi nella costruzione della teoria.

5.1.   La funzione d’onda, com’è.

         Perché spesso non si vedono gli effetti quantistici.

         Schrödinger e Heisenberg, gli ultimi tasselli della teoria, per il momento.

5.2.   La funzione d’onda, come funziona.

         Funzione d’onda e la probabilità.

         L’ampiezza di probabilità.

         L’equazione di Schrödinger.

5.3.   Il Principio di Indeterminazione – Le due fenditure

         1927: Heisenberg.

         Qualche calcolo.

         Un esperimento tipicamente quantistico: le due fenditure.

         Proiettili – Onde – Elettroni.

- Lezioni e Homework disponibili dal 7.4

6.      Settimana: L’esperimento con le due fenditure

6.1.   L’interferenza di un elettrone con se stesso.

         Heisenberg e le due fenditure: non posso sapere da dove è passato l’elettrone.

6.2.   La funzione d’onda e la misura - L’effetto tunnel

         Come “funziona” la f.d.o.?

         L’effetto tunnel.

6.3.   La sovrapposizione delle soluzioni

         Il gatto di Schrödinger.

Lezioni e Homework disponibili dal 14.4

7.      Settimana: Einstein, Podolski e Rosen mettono in crisi la MQ

7.1.   25.3.1935 - La meccanica quantistica è completa?

         La polarizzazione della luce.

         Il polarizzatore.

         Il polarizzatore se ho un solo fotone.

7.2.   Autovalori e autostati.

         La funzione d’onda di due stati sovrapposti.

7.3.   Misure ideali con due fotoni

         Stati entangled (interlacciati).

         Realismo e località.

         L’argomento EPR.

         Le necessarie conclusioni: La MQ è incompleta.

 Lezioni e Homework disponibili dal 21.4

8.      Settimana: J. Bell

8.1.   1964 – J. Bell propone un esperimento per verificare la località della realtà.

         Le previsioni di Bell.

8.2.   La realtà non è locale

        1982 – A. Aspect fa l’esperimento

         La realtà non è locale.

         La MQ è completa.

         Cosa ci si può fare con dei fotoni interlacciati.

8.3.   Un piccolo riassunto di quello che abbiamo fatto.

         La visione del mondo.

         Il modello standard.

         La cosmologia.

- Lezioni e Homework disponibili dal 28.4

Prova Finale disponibile dal 5.5

Pace Finished
Language Italian
Provider Coursera
Calendar 8 weeks long
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Class Central users
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1 out of 1 people found the following review useful
9 months ago
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Beniamino Di Maro completed this course, spending 2 hours a week on it and found the course difficulty to be medium.
Great cours held by Professor Carlo Cosmelli (Departiment of physics) of university La Sapienza in Rome. Very interesting and clear.
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