Concetti Chiave
- L'interazione tra elettroni avviene tramite l'emissione e l'assorbimento di fotoni, permettendo alle particelle di modificare velocità e direzione senza contatto diretto.
- La durata dell'interazione elettromagnetica è di 6,6 x 10(-22) s, stabilita dal principio di indeterminazione di Heisenberg, che limita l'esistenza del fotone virtuale coinvolto.
- Il raggio di interazione è definito come la distanza percorsa da un fotone virtuale prima di essere riassorbito, calcolato come r = cΔt.
- Minore è l'energia del fotone scambiato, maggiore è la durata dell'interazione e quindi il raggio di interazione, che non ha un limite superiore.
- Il raggio di azione della forza elettromagnetica è considerato infinito, a differenza del raggio di interazione specifico di un processo.
Qual è l'interazione tra elettroni?
L'ipotetico diagramma illustra lo svolgersi di un urto fra due elettroni. Il Primo elettrone, nell'istante in cui si trova in un punto A, emette un fotone che viene successivamente assorbito dal secondo elettrone in un diverso punto B. Entrambe le particelle cariche modificano la loro velocità e la loro direzione senza entrare in contatto, ma mediante lo scambio del fotone: potrebbero essere paragonate a due giocatori che si tirano una palla.
Durata dell'interazione
La durata temporale Δt dell'interazione elettromagnetica fra i due che sia 1 MeV 1,6 • 10-13 J (fotoni di tale energia appartengono alla radiazione y), dal principio di indeterminazione di Heisenberg segue che Δt = 6,6 x 10(-22) s.
Il fotone virtuale che media il processo considerato esiste solamente per il brevissimo tempo Δt e, a differenza dei fotoni che costituiscono la radiazione elettromagnetica, non può apparire allo stato libero. Altrimenti, in corrispondenza di ciascuno dei vertici A e B sarebbero violati i principi di conservazione dell'energia e della quantità di moto, che vengono invece rigorosamente rispettaci nel processo complessivo di interazione fra i due elettroni.
Raggio di interazione
La distanza r che un fotone virtuale percorre prima di essere riassorbito è chiamata raggio di interazione. Essendo c la velocità del fotone, nel caso in esame si trova: r=cΔt= 2,0x10(-13) m
Minore è l'energia del fotone scambiato durante un'interazione elettro magnetica fra due particelle cariche, maggiore è, per il principio di indeterminazione, la durata temporale dell'interazione stessa e maggiore è la distanza r. Quindi, poiché l'energia relativistica del fotone, privo di può tendere a zero (anche se non può essere esattamente nulla), non esiste alcun limite superiore al raggio di interazione. Questo risultato è compatibile con quanto inizialmente affermato: che il raggio di azione della forza elettromagnetica, da non confondersi con il
raggio di interazione di uno specifico processo, è infinito.
Domande da interrogazione
- Qual è il meccanismo attraverso il quale due elettroni interagiscono?
- Quanto dura l'interazione elettromagnetica tra due elettroni?
- Qual è il significato del raggio di interazione in un processo elettromagnetico?
Due elettroni interagiscono emettendo e assorbendo fotoni, senza mai entrare in contatto diretto, simile a due giocatori che si passano una palla.
La durata dell'interazione è estremamente breve, circa Δt = 6,6 x 10^(-22) s, come derivato dal principio di indeterminazione di Heisenberg.
Il raggio di interazione è la distanza che un fotone virtuale percorre prima di essere riassorbito, e può variare in base all'energia del fotone scambiato, con un raggio di azione della forza elettromagnetica considerato infinito.
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