La Fisica Classica¶
Cos'è la fisica classica?¶
La fisica classica è l'insieme delle leggi fisiche sviluppato a partire da Galileo (circa 400 anni fa) fino alla fine dell'800. Comprende meccanica, termodinamica ed elettromagnetismo. E' valida per:
- Oggetti macroscopici
- Basse velocità
- Interazioni gravitazionali ed elettromagnetiche
Limiti della fisica classica¶
La fisica classica è un caso limite (approssimazione) di teorie più generali:
Meccanica Quantistica¶
Quando si entra nel mondo del microscopico (atomi, elettroni, nuclei), le leggi classiche non sono più valide. La meccanica quantistica le sostituisce. La fisica classica si ricava come caso limite della meccanica quantistica quando si passa dal microscopico al macroscopico.
Relatività (Ristretta)¶
Quando un corpo macroscopico si muove a velocità prossime a quelle della luce, la meccanica classica non è più valida. La relativitù ristretta (Einstein) la corregge. Anche in questo caso, per velocità molto basse rispetto a c, la relatività restituisce esattamente le leggi della meccanica classica.
Teoria Quantistica dei Campi¶
Per descrivere oggetti microscopici a velocità relativistiche (come nei grandi acceleratori di particelle), servono sia la meccanica quantistica che la relatività. Nasce cosi la Teoria Quantistica dei Campi, che include ad esempio l'Elettrodinamica Quantistica (QED)
Le Quattro Interazioni Fondamentali¶
Tutti i fenomeni fisici conosciuti sono riconducibili a sole quattro interazioni fondamentali. Un corpo può sentire un altro corpo solo attraverso una di queste forze (o un aloro combinazione).
Interazione Gravitazionale¶
Agisce tra tutti i corpi che hanno massa. E' sempre attrattiva e ha raggio d'azione infinito: non si esaurisce mai con la distanza (anche se si indebolisce). Descrive la caduta dei gravi, le orbite dei pianeti, il peso che sentiamo sulla Terra.
E' di gran lunga la più debole delle quattro interazioni. Per questo motivo, l'attrazione gravitazionale tra due persone vicine è trascurabilissima rispetto all'attrazione con la Terra, che ha massa enormemente maggiore.
Interazione Elettromagnetica¶
Agisce tra tutti i corpi che hanno carica elettrica. A differenza della gravità, può essere sia attrattiva (cariche di segno opposto) che repulsiva (cariche di segno concorde). Ha anch'essa raggio d'azione infinito. E' responsabile di quasi tutto ciò che tocchiamo nella vita quotidiana: legami chimici, attrito, forze elastiche, luce. Un elettrone ha sia massa che carica, quindi è soggetto sia all'interazione gravitazionale che quella elettromagnetica.
Interazione Nucleare Forte¶
Agisce solo a scale subatomiche (dell'ordine di 10^{-15}m, la dimensione dei nuclei). E' la più intensa delle quattro forze, ed è quella che tiene insieme i protoni e neutroni del nucleo vincendo la repulsione elettromagnetica tra i protoni (che hanno carica positiva). A livello più profondo, agisce tra i quark, i costituenti elementari di protoni e neutroni. La particella mediatrice è il gluone (dall'inglese glue = colla).
Interazione Nucleare Debole¶
Agisce anch'essa a scale subatomiche. E' responsabile di certi tipi di decadimenti radioattivi (ad esempio la radioattività beta, in cui un neutrone si trasforma in un protone, assumendo carica positiva e riducendo di poco la sua massa. Questo processo risulta nell'emissione di un elettrone). E' più debole dell'interazione forte ed elettromagnetica, ma più forte della gravità. Negli anni '70 è stato dimostrato che l'interazione debole e quella elettromagnetica sono manifestazioni di un'unica forza: l'interazione elettrodebole.