Meccanica Quantistica e Teoria Atomica:

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Meccanica Quantistica e Teoria Atomica:

Messaggio da Raghnar »

Atomo: deriva dalla parola greca atomos e significa "indivisibile".
Il primo a teorizzarne l'esistenza fu il filosofo greco Democrito attorno al 450 a.c.
Egli infatti credeva che gli elementi costituienti della materia fossero questi Atomi, indivisibili, ingenerabili, incorruttibili, eterni.
Essi erano differenti fra di loro per dimensione, peso e figura, e grazie alla posizione rispetto ad altri atomi, ognuno di loro godeva di differenti proprietà al fine di formare tutta la variegata realtà.
Non potevano essere colti dai sensi, ma solo dalla ragione, che riusciva a carpire la necessità dei mattoncini fondamentali della materia.
A posteriori ci possiamo rendere conto di quanto sbalorditiva sia questa teoria formulata 2400 anni prima del primo atomo teorizzato in Fisica.
Balzo in avanti di quasi 2000 Anni, nel 17° secolo il Filosofo e Matematico Liebnitz sviluppa e reinterpreta la teoria di Democrito apportando teorie matematiche a spostegno della sua tesi...
Purtroppo la teoria di Liebnitz è tutt'altro che chiara, e la fumosa esposizione si perde fra dichiarazioni di coscienza delle "monadi" (gli atomi secondo Liebnitz) e affermazioni tutt'altro che scientifiche.
Nel 1803 J. Dalton, partendo da basi chimiche formulò la prima teoria atomica coerente, di come gli atomi sono composti e di come interagiscono fra loro, sull’onda di Thomson che 5 anni prima aveva scoperto l’elettrone e formulato un proprio modello atomico di stampo planetario.
Spoiler:
In parole povere un atomo è fatto come un sistema solare: al centro vi è un nucleo (nel sistema solare il Sole), pesante e stabile, e attorno girano (gravitano) parti più piccole grazie a interazioni di tipo elettro-magnetico (gravitazionale).
Quello che oggi dichiariamo essere atomo, in realtà si spinge oltre alla mera etimologia greca, essendo divisibile (e conoscendo noi molto bene le sue parti principali). E’ per ragioni storiche che rimandano, appunto, a Thomson, che capì che in realtà quello che veniva chiamato atomo era un insieme di componenti quali elettroni, e Dalton, che si limitava a considerare le interazioni chimiche fra gli atomi, quindi a disinteressarsi della loro composizione più intima. (fino a teorizzare il principio “gli atomi sono indivisibili” nonostante le teorie di Thomson).
A sconvolgere nuovamente la Fisica furono gli esperimenti di Rutherford nel 1911, infatti egli ha evidenziato che, in un fascio di raggi alfa (raggi lievemente radiattivi e penetranti, analoghi ai raggi X), solo pochi raggi venivano sensibilmente deviati, o addirittura respinti, mentre gli alti riuscivano a penetrare il materiale (una lastra di Zinco).
Questo fece comprendere che in realtà ogni materiale è formato sostanzialmente da grandi spazi vuoti dentro cui, legati fra loro, stanno gli atomi.
Due anni dopo Bhor perfezionò ulteriormente la teoria di Rutherford teorizzando il famoso modello dell’atomo planetario.
Inoltre Bhor introdusse un grado di complessità notevole con la sua teoria dell’atomo, integrando le teorie atomiche fin’ora apparse con la teoria Quantistica che stava nascendo in quel periodo.
Tuttavia, per quanto affinate e complesse le teorie del Barone Bhor riuscivano a spiegare con esaustività solamente la struttura atomica dell’idrogeno.
Il motivo fu scoperto solo attorno al 1930, data in cui venne individuato il neutrone, completando il modello atomico.

Ma dove sta quindi l’innovazione fra il modello atomico di Thomson, e tutti i modelli atomici planetari previsti in precedenza, e il modello atomico di Bhor?

Il modello atomico di Bhor prevede nella sua formulazione l’utilizzo esteso di quella che ora viene chiamata Meccanica Quantistica.
Infatti, prima della formulazione della Meccanica Quantistica da parte di Bhor, Born, Dirac, Ebrenfest, Fermi, Heisember, Neumann, Shroedinger, l’elettrone era sempre stato considerato come un punto materiale gravitante attorno al nucleo.
Su questo punto materiale agiscono le forze comunemente note nella meccanica classica, la forza elettromagnetica e, per quanto debole, la forza peso.
Il moto di questo punto materiale è calcolabile e in ogni momento, apportando dovute approssimazioni, è possibile conoscere la sua posizione e la sua velocità.
La Meccanica Quantistica, viene formulata partendo da esperimenti che non trovano spiegazione con la teoria fisica classica, e che evidenziano la necessità di introdurre nuovi schemi concettuali e formali in grado di spiegare questi fenomeni.
Fra i più eclatanti vi è l’esperimento delle due fenditure (teorizzato da Feynmann e realizzato nel 2001 da Zailinger) che evidenzia in particolar modo la doppia natura: ondulatoria, che corpuscolare delle particelle sufficiente piccole (o meglio, sufficientemente da non potere interagire con l’esterno). Questa doppia natura viene chiamata dai fisici natura duale, per sottolineare SIA il fatto che queste due nature, seppur coesistenti sono fra loro opposte ed allo stesso tempo si completano a vicenda.
Spoiler:
per interderci, l’insieme duale dei numeri positivi, sono i numeri negativi…in un insieme cartesiano l’insieme duale dei vettori che giacciono sull’asse delle x, sono i vettori perpendicolari, quindi i vettori che giacciono sull’asse delle y; qualsiasi vettore sul piano cartesiano è scrivibile come opportuna somma di vettori sull’asse x e sull’asse y. I due insiemi sono fra loro opposti (in un insieme non c’è nessun elemento dell’altro), e complementari (la loro somma descrive totalmente lo spazio in cui entrambe le classi di vettori giacciono).
Viene intuitivo considerare la doppia natura delle particelle (e degli elettroni in particolare) come se la particella in questione fosse un punto materiale che “cavalca l’onda” come su un surf.
In realtà un approccio simile, ipotizzato per la prima volta da De Broglie, è, sebbene più intuitivo, anche non corretto.
Infatti la particella non è un punto materiale che si muove a seconda dell’onda che lei stessa propaga, ma la particella è SIA un punto materiale, CHE un’onda.
Infatti ha comportamenti affini a entrambe le descrizioni che la mente umana riesce a concepire. In realtà un elettrone non è né un punto materiale né un’onda, ma qualcosa che la mente umana non riesce a definire né tantomeno a formalizzare. Per questo l’unico espediente che siamo in grado di realizzare per descrivere pienamente una particella quantistica è di figurarcela come entrambe le cose, e trattarla con opportuni strumenti, talvolta come un’onda talvolta come un punto materiale.
Questa concezione della doppia natura delle particelle è così fondamentale per la meccanica quantistica che inizialmente essa aveva il nome di “meccanica ondulatoria”, ed è ormai entrata, anche se in modo fumoso e spesso frammentato, nel senso popolare comune.

Per parafrasare un detto popolare: “una volta che si entra nel tunnel è difficile uscirne”, allo stesso modo dall’ipotesi fondamentale, all’apparenza contraddittoria e certamente anti-intuitiva della meccanica quantistica, ne seguono molte altre che difficilmente trovano spiegazione nell’immaginario del cervello umano, ma che trovano conferma sia nel formalismo matematico sviluppato fin’ora, che nei raffinatissimi esperimenti volti a confermare o a smentire le conclusioni a cui giungono i “fisici teorici” o “fisici matematici”, ovvero coloro che studiano a tavolino le proprietà (e anche le applicazioni) in svariati campi della fisica, fra cui la Meccanica Quantistica.
Esempi di bizzarre proprietà delle particelle quantistiche, possono essere evidenti con il principio di indeterminazione di Heisemberg, e nel celeberrimo “effetto tunnel”.
In Breve, in base al proprietà algebriche attraverso cui vengono definiti posizione e velocità (o più propriamente impulso) per le particelle quantistiche risulta impossibile conoscere con assoluta precisione SIA la posizione della particella, CHE la sua velocità istantanea.
Intuitivamente questo si può comprendere pensando alla natura duale della particella: Se la particella è anche un’onda, se io volessi sapere la sua velocità, dovrei guardare “la scia” che l’onda mi lascia in un lasso di tempo, ma a quel punto dato che l’onda è un oggetto esteso, risulta impossibile determinare con assoluta precisione la posizione della particella, dato che ella E’ tutta la scia d’onda che io ho appena osservato, quindi un oggetto esteso.
Al contempo però, la particella è un punto materiale, quindi ha una posizione identificata nello spazio, ma dal momento in cui io ricerco la sua posizione, non posso più osservare tutto il pacchetto d’onda che forma la particella, quindi non posso determinare la velocità a cui si sta muovendo.
L’effetto tunnel invece è una conseguenza indiretta, e più complicata dell’interazione che avviene fra una particella quantistica e il mondo esterno, e avviene sotto opportune, e rare, condizioni.
In pratica l’effetto consiste nel fatto che una particella, raramente, può attraversare una sottile parete come se si teletrasportasse dall’altra parte.
Più in dettaglio, tutta la fisica quantistica, è basata sul concetto di stato.
Un oggetto quantistico (una particella, un raggio, qualsiasi cosa che abbia comportamento quantistico), è definita a seguito da uno “stato”: noi non possiamo sapere come precisamente è “fatto” l’oggetto data la sua natura quantistica, ma sappiamo che ha una certa possibilità di essere in un modo, e un’altra in un altro. Nell’esperimento delle due fenditure noi non possiamo sapere a priori, osservando lo schermo sul quale si scontrano le particelle, se la particella è passata dalla fenditura superiore o dalla fenditura inferiore. Sappiamo però che ha una certa possibilità di passare dalla fenditura sopra, e una certa possibilità di passare dalla fenditura sotto. (in questo caso 50% e 50%)
Questo ci permette di determinare lo stato del sistema.
Ma se noi misurassimo se la particella è passata dalla fenditura sopra, o da quella sotto, anche quello è uno stato del sistema, e questo stato sarà definito dal fatto che la particella è passata al 100% dalla fenditura di sopra, o da quella di sotto.
Nelle misure successive che noi possiamo effettuare, la particella ovviamente sarà sempre passata dallo stesso foro, quindi noi continueremo a misurare lo stesso stato.
Si dice noi abbiamo determinato lo stato del sistema.
In questo senso noi determiniamo la particella, che prima per noi era un’incognita, un insieme di probabilità, ora invece è un oggetto specifico ben delineato, che ha effettuato un percorso ricostruibile.
Ma se noi abbiamo determinato lo stato della particella, ora si comporta in maniera classica distribuendosi (secondo una gaussiana) in modo classico, quindi senza fare l’interferenza caratterista della natura quantistica dell’oggetto.

Molte discussioni e molti campi di applicazione si aprono negli scenari concepiti grazie alle innovazioni tecnologiche apportate dalla Meccanica Quantistica, ma la natura complicatissima e anti-intuitiva di questa scienza lascia aperti molti dubbi irrisolti e infinite complicazioni pratiche che nei prossimi decenni l’uomo tenterà di superare per dare vita alla rivoluzione nanotecnologica.
Spoiler:
Applicazione della scienza atomica, volta a manipolare fisicamente molecole e atomi per costruire meccanismi, ingranaggi, elettronica grande migliaia di volte meno delle versioni oggi disponibili. A causa delle microscopiche grandezze considerate, la meccanica quantistica svolge un ruolo principe anche per la progettazione di parti semplici come ingranaggi e fili.
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dcristof
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Messaggio da dcristof »

mi permetto un paio di appunti e una nota semi-personale.
gli appunti:
1) la scoperta dell'elettrone da parte di Thompson risale al 1896, e di li' a poco diede l'impulso per la formulazione nel giro di pochi anni di tutta una serie di modelli atomici pre-quantici, che sarebbe poi stata chiusa con il modello di Bohr, successivamente migliorato da Sommerfeld, nel 1913.
2) il modello di Bohr e' fondamentalmente ancora un modello planetario, e di quantico ha solo alcuni postulati introdotti molto artificiosamente.
Storicamente e' importantissimo, perche' ha aperto la strada all'applicazione del concetto di quantizzazione ai modelli atomici, pero' di fatto e' un modello concettualmente artificioso, e non e' accomunabile al lavoro che ha portato alla formulazione della teoria atomica quantistica "standard" aperto da Schroedinger e sviluppato pienamente dalla scuola di Gottinga (Heisenberg, Pauli, Born, etc.)

la nota personale:
quando tu esponi il dualismo onda-particella prendi un punto di vista molto diffuso legato al formalismo matematico che si usa in MQ (le funzioni d'onda, per intenderci). tuttavia non e' l'unico punto di vista. un altro punto di vista a cui sono passato nel corso della mia "storia" consiste nel considerare le particelle quantiche come appunto particelle che hanno un comportamento ondulatorio solo in termini statistici (probabilistici, se "proietti" questo comportamento sulla singola particella), che e' poi il postulato interpretativo di Born.


[edit successivo] per la fretta non ho scritto la cosa piu' importante: che l'articolo mi e' piaciuto molto. bello davvero, con molti spunti interessanti.
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Raghnar
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Messaggio da Raghnar »

dcristof ha scritto:mi permetto un paio di appunti e una nota semi-personale.
gli appunti:
1) la scoperta dell'elettrone da parte di Thompson risale al 1896, e di li' a poco diede l'impulso per la formulazione nel giro di pochi anni di tutta una serie di modelli atomici pre-quantici, che sarebbe poi stata chiusa con il modello di Bohr, successivamente migliorato da Sommerfeld, nel 1913.
questo nn l'ho messo per non oberare di dati e storicità un articolo che non ha quel fine! ;)

dcristof ha scritto:2) il modello di Bohr e' fondamentalmente ancora un modello planetario, e di quantico ha solo alcuni postulati introdotti molto artificiosamente.
Storicamente e' importantissimo, perche' ha aperto la strada all'applicazione del concetto di quantizzazione ai modelli atomici, pero' di fatto e' un modello concettualmente artificioso, e non e' accomunabile al lavoro che ha portato alla formulazione della teoria atomica quantistica "standard" aperto da Schroedinger e sviluppato pienamente dalla scuola di Gottinga (Heisenberg, Pauli, Born, etc.)
Non ho studiato in pieno dettaglio il modello di Bohr, ma da quello che mi è stato insegnato io ho appreso esattamente ciò che ho scritto nell'articolo...
Difatti la meccanica quantistica ai tempi di Bohr era nota ancora come Meccanica Ondulatoria, e gli autostati dell'elettrone vengono appunto da lì, come i modi propri in cui può oscillare l'onda elettronica.
Bhor fu uno dei principali fautori della primitiva meccanica quantistica, e sintomo di ciò è anche il suo stemma baronale, lo Yin Yang, con la frase "contraria sunt complementia", palese rimarcamento della meccanica ondulatoria e della teoria quantistica! :D

dcristof ha scritto:a nota personale:
quando tu esponi il dualismo onda-particella prendi un punto di vista molto diffuso legato al formalismo matematico che si usa in MQ (le funzioni d'onda, per intenderci). tuttavia non e' l'unico punto di vista. un altro punto di vista a cui sono passato nel corso della mia "storia" consiste nel considerare le particelle quantiche come appunto particelle che hanno un comportamento ondulatorio solo in termini statistici (probabilistici, se "proietti" questo comportamento sulla singola particella), che e' poi il postulato interpretativo di Born.
Non apprezzo particolarmente quest'ultima interpretazione della meccanica quantistica, anche perchè la trovo piuttosto datata e comunque ci sono alcune cose che non mi sarebbero chiare assumendo vero questo postulato... (ma comunque nessuno di più esperto, e soprattutto paziente, di me si è ancora messo di buona lena a risolvere i miei dubbi)
dcristof ha scritto: [edit successivo] per la fretta non ho scritto la cosa piu' importante: che l'articolo mi e' piaciuto molto. bello davvero, con molti spunti interessanti.
Bene! Sembrava il contrario *fiuuuu*
:D
Ultima modifica di Raghnar il gio mag 25, 2006 10:05 pm, modificato 1 volta in totale.
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Messaggio da Marseius »

Voi siete pazzi.... :shock:
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Messaggio da Markl »

Marseius ha scritto:Voi siete pazzi.... :shock:
:loool:

Ma qanto amo la fisica !!!

Solo strozzerei i prof. di m.... che ho avuto alle superiori. Se avessi capito qualcosa di + del mondo della matematica (e avessi avuto 2 soldini in + per studiare) a quest'ora stavo già facendo ricerca in qualche laboratorio californiano... o svizzero :wink:
(uff... che peccato)
Così da povero ignorante mi accontento di leggere qua e là articoli (non di Focus nè) e libri sull'argomento. Il primo fu S.Hawking, poi a seguire la Hack, el'ultimo che indaga sulle origini del tempo (bellissimo appena ho tempo posto il titolo).
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Messaggio da ghila »

Non sapevo dove postare il link seguente: nel post sulla matematica? Ma anche se contiene formule il saggio linkato è comunque una teoria subatomica...
allora qui! Si, ma ci sarebbe uno scontro fra titani: il breve saggio di Raghnar e quello linkato...
Un nuovo post? naaaa, troppo dispersivo.

Chiedo venia quindi per eventuale insensibilità nel postare questo link e soprattutto per eventuali strafalcioni dell'autore, non ne sono certo responsabile.
Ma magari, vista la mole delle formule contenute nel saggio, vi farà piacere leggerlo ed eventualmente discutere la teoria enunciata detta del "super-spin".

A voi! :)

Nuova Scienza di Corrado Malanga (solo i primi sei articoli)
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Messaggio da cipeciop »

Come epidemiologo invece sono stato attratto dal settimo ("Onde letali": e qui parte la bgm di un film di fantascienza anni '50) e dopo averlo letto mi sono capottato dalle risate! Chissà quante altre scemenze ci sono nei primi sei! :lol:
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Messaggio da ghila »

Eheheh infatti! :D

Ma proprio perchè i primi, rispetto a quelli seguenti, sono teorizzati attraverso l'uso della matematica, vorrei capire se è plausibile anche in quelli ridere o se invece pare una teoria sostenibile.

Fra parentesi... io non è che ci abbia capito molto... :roll:
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Messaggio da Yume »

Scusatemi se uso questo topic per postare una richiesta (che comunque è più o meno in argomento).
Doverosa premessa: in materie scientifiche sono ignorante come una cucuzza.
Nonostante questo, qualcuno di voi esperti sa dirmi se esiste qualche pubblicazione seria (e possibilmente non troppo difficile) su Nikola Tesla?. Mi piacerebbe saperne di più sulla sua storia e le sue ricerche.
Grazie a tutti comunque! (detto con la reverenza e ammirazione del profano.... :D)
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Messaggio da ghila »

Yume ha scritto:Doverosa premessa: in materie scientifiche sono ignorante come una cucuzza[...]Nikola Tesla
Ignorante tu?!? :?

E io che conosco a malapena la band rock "Tesla"...

:oops:
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Messaggio da Raghnar »

Ho letto solo la prima diapositiva del primo articolo e penso ci sia abbastanza da ridere...

L’SST dimostra l’esistenza di
relazioni molto promettenti tra
SPAZIO, TEMPO, ENERGIA, MASSA
<--- Relazione individuata e dimostrata con la relatività speciale Einsteiniana
CARICA E CAMPO ELETTRICI,
FLUSSO E CAMPO MAGNETICI;
<--- Relazione già nota da più di un secolo, nozione di correnti parassite (o indotte) e legge di Faraday, Neumann, Lentz

ma SOPRATTUTTO

estende inoltre a tre dimensioni
il principio d’indeterminazione


Non so che principio di indeterminazione ha studiato lui, ma sia quello generalizzato che quello di Heisemberg sono in 3 dimensioni :lol: (anzi, il principio di indeterminazione generalizzato è una proprietà di matrici non commutabili, in teoria è valido anche in casi infinito dimensionali... ghghgh)

Ergo... Ridi pure... :lol:

PS: riguardo a Tesla non ne so moltissimo, magari mi informo...
Ma vuoi pubblicazioni riguardo alla vita, o riguardo alle scoperte scientifiche, o un po' e un po'?!
E di dimensione di articolo o di libro?! O_o
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Messaggio da ghila »

Benissimo direi.

Come inizio non c'è male :roll: ...

le formule sono nei pdf, ma a questo punto...


:wink:
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Messaggio da Yume »

Raghnar ha scritto:Ma vuoi pubblicazioni riguardo alla vita, o riguardo alle scoperte scientifiche, o un po' e un po'?!
E di dimensione di articolo o di libro?! O_o
Un po' e un po'... sotto forma di libro. Articoli su Internet ne ho trovati diversi ma ne dicono di ogni... incluso che abbia inventato il raggio di teletrasporto dell'Enterprise.... per questo mi interesserebbe un testo scientifico un minimo autorevole. Anche per capire un po', al di là di tutto, che cosa è l'elettromagnetismo e come funziona.
Ciao!
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anche Paperinik usava i kaoni...

Messaggio da Markl »

@Raghnar:
ma tu l'hai mai visto un "kaone" ? Ma sopratuttto, quando?

Affascinante quell'ipotesi: una particella (o forma d'onda?) in grado di viaggiare nel tempo. Ingrado di sdoppiarsi e indeterminatamente trovarsi in un altro luogo e sopratutto nel prima o nel dopo...

... tutto da dimostrare, cmq. :lol:
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Re: anche Paperinik usava i kaoni...

Messaggio da Raghnar »

Markl ha scritto:@Raghnar:
ma tu l'hai mai visto un "kaone" ? Ma sopratuttto, quando?
Visto di persona no... :lol:
diciamo che abbiamo parlato al telefono... :P
ho visto i diagrammi di Faynmann che rappresentano l'uscita dei Kaoni, ho visto foto di camere a bolle dove si evidenzia la presenza dei Kaoni...
ad esempio in questa:

Immagine

si nota la presenza di mesoni pi-greco e di un protone con relativo anti-protone... ;)

Foto con Kaoni su internett nn ne ho trovati... >.<
Markl ha scritto:Affascinante quell'ipotesi: una particella (o forma d'onda?) in grado di viaggiare nel tempo. Ingrado di sdoppiarsi e indeterminatamente trovarsi in un altro luogo e sopratutto nel prima o nel dopo...

... tutto da dimostrare, cmq. :lol:


mmmh, dopo magari approfondisco quest'argomento...
ora nn ho tempo, cmq diciamo che dette così sembrano ipotesi alla Star Trek, mentre in realtà è tutto molto fondato e rigorosamente consistente, anche se è un campo di ricerca ancora aperto, soprattutto per i Kaoni neutri! ;)
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