Tutte le risposte

0444. Perchè il campo elettromagnetico diminuisce con la distanza?

Secondo il modello standard, l’interazione elettromagnetica è mediata dal bosone fotone che avendo massa zero ha range infinito ed una sua energia E=vh/2π. L’intensità dell’interazione varia macroscopicamente come 1/r2. Da cosa è determinata questo indebolimento ossia riduzione della sua energia? Si riduce perché ceduta alle particelle virtuale del vuoto che ne schermano l’effetto? Se cosi fosse il fotone potrebbe partire come un gamma e ridursi, ad esempio, ad un fotone infrarosso.
Franco Giare 

sem esperto giallo

Le interazioni fondamentali note al momento sono quattro: l’interazione gravitazionale, l’interazione elettromagnetica, l’interazione forte e l’interazione debole . Per almeno tre di esse (interazione elettromagnetica, debole e forte) il meccanismo di base dell’interazione viene descritto attraverso lo scambio di una particella mediatrice – il cosiddetto bosone vettore icona_glossario – che veicola l’interazione tra le particelle sensibili ad essa. In particolare, il fotone media l’interazione elettromagnetica, i bosoni W e Z (l’osservazione sperimentali dei quali ha portato il fisico italiano Carlo Rubbia al conseguimento del premio Nobel nel 1984) quella debole e i gluoni l’interazione forte. L’estensione di questo meccanismo all’interazione gravitazionale attraverso l’introduzione di un mediatore chiamato gravitone è ancora oggetto di studio. La sensibilità o meno di una particella ad una determinata forza viene descritta attraverso l’attribuzione ad essa di una caratteristica chiamata carica, il cui possesso produrrà una risposta alla specifica interazione. Ad esempio, un protone dotato di carica elettrica positiva risente dell’interazione elettromagnetica mediata dai fotoni, mentre un neutrino, che non possiede carica elettrica, non sarà sensibile ad essa. Un aspetto che caratterizza i bosoni vettori è il fatto che essi possiedano o meno la carica associata all’interazione di cui sono mediatori. Il fotone, ad esempio, non possiede carica elettrica, e non è quindi in grado di interagire con se stesso attraverso l’interazione elettromagnetica. Al contrario, i gluoni sono dotati della cosiddetta “carica forte”, e quindi interagiscono tra loro. La presenza di tale autointerazione caratterizza fortemente le diverse interazioni e la fenomenologia che ne consegue. Nel trattamento classico dell’interazione elettromagnetica, la forza elettrica si attenua in modo inversamente proporzionale al quadrato della distanza rispetto alla posizione della particella carica che la genera. Un elettrone dotato di carica elettrica negativa, ad esempio, produrrà un campo elettrico la cui intensità si attenua come 1/r2, dove r rappresenta la distanza da esso. Lo stesso accadrà in ogni regione di spazio occupata da una particella carica elettricamente. D’altra parte, non essendo il fotone dotato di carica elettrica, esso non produrrà un campo elettrico nella regione circostante, nonostante esso veicoli l’interazione elettromagnetica nel trattamento proprio della teoria relativistica dei campi. Il fatto che l’intensità dell’interazione si attenui come 1/rè interpretabile attraverso il Teorema di Gaussicona_minibiografia. Una carica elettrica in un punto dello spazio genererà un campo elettrico dotato di simmetria sferica, ovvero l’intensità di esso dipenderà soltanto dalla distanza del punto esaminato dalla carica, e non, ad esempio, dal fatto che esso si trovi, rispetto ad essa, sulla destra o sulla sinistra, in alto o in basso. In altre parole, considerando una sfera virtuale che abbia come centro la carica elettrica, l’intensità del campo prodotto sarà la stessa in ogni punto della sfera, giacendo ognuno di tali punti alla stessa distanza dal centro. All’aumentare della distanza dalla carica, aumenterà la superficie della sfera considerata: in particolare, tale superficie aumenterà in maniera proporzionale al quadrato del raggio della sfera, ovvero come 1/r2. Lo stesso campo elettrico, quindi, sarà stavolta distribuito su una superficie maggiore, ma dovendosi conservare l’energia ad esso associata, la sua intensità risulterà attutita in maniera inversamente proporzionale rispetto all’aumento di superficie, ovvero come 1/r2. L’attenuazione del campo elettrico è pertanto dovuta alla conservazione della densità di carica ed è spiegata attraverso il Teorema di Gauss.

 

Silvia Pisano, fisico

ultimo aggiornamento novembre 2015

Utilizza il filtro dei tags anche digitando le lettere della parola che stai cercando

© 2002 - 2018 ScienzaPerTutti - Grafica Francesca Cuicchio Ufficio Comunicazione INFN - powered by mspweb

NOTA! Questo sito utilizza i cookie e tecnologie simili.

Se non si modificano le impostazioni del browser, l'utente accetta. Per saperne di piu'

Approvo

Informativa sulla Privacy e Cookie Policy

Ultima modifica: 28 maggio 2018

IL TITOLARE

L’INFN si articola sul territorio italiano in 20 Sezioni, che hanno sede in dipartimenti universitari e realizzano il collegamento diretto tra l'Istituto e le Università, 4 Laboratori Nazionali, con sede a Catania, Frascati, Legnaro e Gran Sasso, che ospitano grandi apparecchiature e infrastrutture messe a disposizione della comunità scientifica nazionale e internazionale e 3 Centri Nazionali dedicati, rispettivamente, alla ricerca di tecnologie digitali innovative (CNAF), all’alta formazione internazionale (GSSI) ed agli studi nel campo della fisica teorica (GGI). Il personale dell'Infn conta circa 1800 dipendenti propri e quasi 2000 dipendenti universitari coinvolti nelle attività dell'Istituto e 1300 giovani tra laureandi, borsisti e dottorandi.

L’INFN con sede legale in Frascati, Roma, via E. Fermi n. 40, Roma, email: presidenza@presid.infn.it, PEC: amm.ne.centrale@pec.infn.it in qualità di titolare tratterà i dati personali eventualmente conferiti da coloro che interagiscono con i servizi web INFN

IL RESPONSABILE DELLA PROTEZIONE DEI DATI PERSONALI NELL’INFN

Ai sensi degli artt. 37 e ss. del Regolamento UE 2016/679 relativo alla protezione delle persone fisiche con riguardo al trattamento dei dati, l’INFN con deliberazione del Consiglio Direttivo n. 14734 del 27 aprile 2018 ha designato il Responsabile per la Protezione dei Dati (RPD o DPO).

Il DPO è contattabile presso il seguente indirizzo e.mail: dpo@infn.it

Riferimenti del Garante per la protezione dei dati personali: www.garanteprivacy.it

Il TRATTAMENTO DEI DATI VIA WEB

L'informativa è resa solo per i siti dell'INFN e non anche per altri siti web eventualmente raggiunti dall'utente tramite link.

Alcune pagine possono richiedere dati personali: si informa che il loro mancato conferimento può comportare l’impossibilità di raggiungere le finalità cui il trattamento è connesso

Ai sensi dell'art. 13 del Regolamento UE 2016/679, si informano coloro che interagiscono con i servizi web dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, accessibili per via telematica sul dominio infn.it, che il trattamento dei dati personali effettuato dall'INFN tramite web attiene esclusivamente ai dati personali acquisiti dall'Istituto in relazione al raggiungimento dei propri fini istituzionali o comunque connessi all’esercizio dei compiti di interesse pubblico e all’esercizio di pubblici poteri cui è chiamato, incluse le finalità ricerca scientifica ed analisi per scopi statistici.

In conformità a quanto stabilito nelle Norme per il trattamento dei dati personali dell’INFN e nel Disciplinare per l’uso delle risorse informatiche nell’INFN, i dati personali sono trattati in modo lecito, corretto, pertinente, limitato a quanto necessario al raggiungimento delle finalità del trattamento, per il solo tempo necessario a conseguire gli scopi per cui sono stati raccolti e comunque in conformità ai principi indicati nell’art. 5 del Regolamento UE 2016/679.

Specifiche misure di sicurezza sono osservate per prevenire la perdita dei dati, usi illeciti o non corretti ed accessi non autorizzati.

L’INFN tratta dati di navigazione perché i sistemi informatici e le procedure software preposte al funzionamento di questo sito web acquisiscono, nel corso del loro normale esercizio, alcuni dati la cui trasmissione è prevista dai protocolli di comunicazione impiegati. Questi dati - che per loro natura potrebbero consentire l'identificazione degli utenti - vengono utilizzati al solo fine di ricavare informazioni statistiche anonime sull'uso del sito e per controllarne il corretto funzionamento. Gli stessi potrebbero essere utilizzati per l'accertamento di responsabilità in caso di compimento di reati informatici o di atti di danneggiamento del sito; salva questa eventualità, non sono conservati oltre il tempo necessario all'esecuzione delle verifiche volte a garantire la sicurezza del sistema.

UTILIZZO DI COOKIE

Questo sito utilizza esclusivamente cookie “tecnici” (o di sessione) e non utilizza nessun sistema per il tracciamento degli utenti.

L'uso di cookie di sessione è strettamente limitato alla trasmissione di identificativi di sessione (costituiti da numeri casuali generati dal server) necessari per consentire l'esplorazione sicura ed efficiente del sito. Il loro uso evita il ricorso ad altre tecniche potenzialmente pregiudizievoli per la riservatezza della navigazione e non prevede l'acquisizione di dati personali dell'utente.

DIRITTI DEGLI INTERESSATI

Gli interessati hanno il diritto di chiedere al titolare del trattamento l'accesso ai dati personali e la rettifica o la cancellazione degli stessi o la limitazione del trattamento che li riguarda o di opporsi al trattamento secondo quanto previsto dagli art. 15 e ss. del Regolamento UE 2016/679. L'apposita istanza è presentata contattando il Responsabile della protezione dei dati presso l’indirizzo email: dpo@infn.it.

Agli interessati, ricorrendone i presupposti, è riconosciuto altresì il diritto di proporre reclamo al Garante quale autorità di controllo.

Il presente documento, pubblicato all'indirizzo: http://www.infn.it/privacy costituisce la privacy policy di questo sito, che sarà soggetta ad aggiornamenti.