Se uno esamina quel che Cassani ha scritto trova i seguenti sfondoni -
accettabili in uno studente del primo anno di Fisica, per nulla in chi
si proclama Grande Rivoluzionario Incompreso della Fisica:
- La condizione di quantizzazione di Bohr si otterrebbe
quantizzando l'azione di Hamilton, ovvero l'integrale della
lagrangiana (L=K-V=differenza delle energie cinetica e potenziale)
rispetto al tempo. È falso: si ottiene quantizzando le
variabili azione-angolo, che sono una cosa del tutto diversa1. D'altronde nell'atomo di
Bohr-Sommerfeld i numeri quantici sono tre, e tre numeri non
si possono ottenere quantizzando una funzione
scalare.
- Conseguentemente a questo, si trova scritta un'espressione per
l'azione di un moto circolare uniforme che è errata2.
- La deduzione della costante di struttura fine è un'
evidente petitio
principii, visto che viene usata la condizione di quantizzazione
di Bohr, che semmai dovrebbe essere dedotta (ma come sarebbe possibile
per Cassani dedurla, visto che non sa cosa deve dedurre - v. punto 1
?).
- Si dice che a causa dell'effetto Doppler relativistico un'onda di
lunghezza d'onda tale da stare 137 volte nell'orbita dell'atomo di H
ci sta esattamente 136 o 138 volte, a seconda della direzione. Falso:
basta applicare la formuletta3 per
vedere che ci sta rispettivamente 138.00368 e 136.00362 volte. Inoltre
la media è 137.00365 che non è né 137 (come
dovrebbe essere secondo Cassani), né compatibile col risultato
sperimentale per 1/a = 137.035989 ± 0.000006 (occhio agli zeri!). Se la differenza vi
sembra piccola, tenete conto che è comunque 5000 (cinquemila)
volte maggiore dell'errore sperimentale.
- La giustificazione della non interezza del valore 1/a data da Cassani è errata: si basa su di
una presunta ellitticità dell' orbita di stato fondamentale nel
modello Bohr-Sommerfeld, modello i cui risultati Cassani cerca di
riprodurre. Ma quest' orbita, in realtà, è circolare1. Quindi non è data alcuna vera
giustificazione al fatto che 1/a non è
un numero intero.
Sempre ammesso che non me ne sia sfuggito qualcun altro...
Note
1. Come vadano le cose nei dettagli lo si
può vedere su:
- H. Goldstein, Meccanica Classica, Zanichelli, cap. 9
- G. Herzberg, Atomic Spectra and Atomic Structure,
Dover, cap. I
- J. Mehra e H. Rechenberg, The historical development of
quantum theory, Springer-Verlag, vol. I, cap. II.
2. Il calcolo è alla portata di un buon
liceale. L'azione di Hamilton di un moto tra i tempi 0 e T per un moto
circolare uniforme nell'atomo di H (e=carica dell'elettrone, m=massa,
r=raggio dell'orbita; uso il sistema di unità di Gauss)
è:
S = | ó õ | T
0
| (K-V) dt = | ó õ | T
0
| ( | 1 2
| m
v2 + e2/r) dt |
|
Ricordando l'espressione per l'accelerazione centripeta si ha
e2/r2 = F = m v2/r e perciò,
l'integrando essendo costante,
S = | ó õ | T
0
| | 3 2
| m
v2 dt = | 3
2
| m v2 T = 3 pm v r | |
dove l'ultimo passaggio si ottiene applicando la formula ad un periodo
(passaggio che andrebbe comunque giustificato, ma non
sottilizziamo). Diversa dall'equazione S = 2pm v r che si trova negli scritti di Cassani.
3. La formula per l'effetto Doppler relativistico,
in termini di lunghezza d'onda l è:
1/l = 1/l¢ (1±b)/( | Ö | 1-b2
|
) | |
dove il segno ± indica i due segni necessari
per le due direzioni relative (redshift e blueshift) e b = v/c nel nostro caso (atomo di Bohr) vale
1/137. Ponendo1/l¢
= 137 si ottengono i risultati citati qui.