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Un nuovo approccio al problema secolare della reazione alle radiazioni

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Un nuovo approccio al problema secolare della reazione alle radiazioni, arriva da un fisico di Lancaster che ha proposto una soluzione radicale alla domanda su come una particella carica, come un elettrone, rispondesse al proprio campo elettromagnetico.

Questa domanda ha sfidato i fisici per oltre 100 anni, ma il fisico matematico Dr. Jonathan Gratus ha suggerito un approccio alternativo con implicazioni controverse, pubblicato sul Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical.

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È ben noto che se una carica puntiforme accelera produce radiazione elettromagnetica. Questa radiazione ha sia energia che quantità di moto, che devono provenire da qualche parte. Di solito si presume che provengano dall’energia e dalla quantità di moto della particella carica, smorzando il movimento.

La storia dei tentativi di calcolare il problema della reazione alle radiazioni

La storia dei tentativi di calcolare questa reazione alle radiazioni (nota anche come smorzamento delle radiazioni), risale a Lorentz nel 1892. Importanti contributi furono poi forniti da molti fisici famosi tra cui Plank, Abraham, von Laue, Born, Schott, Pauli, Dirac e Landau. La ricerca attiva continua ancora oggi con molti articoli pubblicati ogni anno.

La sfida è che, secondo le equazioni di Maxwell, il campo elettrico nel punto effettivo in cui si trova la particella puntiforme è infinito. Quindi anche la forza su quella particella punto dovrebbe essere infinita.

Vari metodi sono stati usati per rinormalizzare questo infinito. Questo porta alla ben consolidata equazione di Lorentz-Abraham-Dirac.

Sfortunatamente, questa equazione ha soluzioni patologiche ben note. Ad esempio, una particella che obbedisce a questa equazione può accelerare per sempre senza forza esterna o accelerare prima che venga applicata qualsiasi forza. Esiste anche la versione quantistica dello smorzamento delle radiazioni. Ironia della sorte, questo è uno dei pochi fenomeni in cui la versione quantistica si verifica a energie inferiori rispetto a quella classica.

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I fisici stanno attivamente cercando questo effetto. Ciò richiede la “collisione” di elettroni ad altissima energia e potenti raggi laser, una sfida poiché i più grandi acceleratori di particelle non sono situati vicino ai laser più potenti. Tuttavia, sparare laser nel plasma produrrà elettroni ad alta energia, che possono quindi interagire con il raggio laser. Ciò richiede solo un potente laser. I risultati attuali mostrano che la reazione alla radiazione quantistica esiste.

L’approccio alternativo consiste nel considerare molte particelle cariche, in cui ciascuna particella risponde ai campi di tutte le altre particelle cariche, ma non se stessa. Questo approccio è stato finora respinto, poiché si presumeva che ciò non avrebbe conservato energia e slancio.

Tuttavia, la nuova teoria del dottor Gratus mostra che questa ipotesi è falsa, con l’energia e la quantità di moto della radiazione di una particella proveniente dai campi esterni utilizzati per accelerarla.

Sostiene che: “le implicazioni controverse di questo risultato sono che non c’è affatto bisogno di una reazione alla radiazione classica. Possiamo quindi considerare la scoperta della reazione alla radiazione quantistica come simile alla scoperta di Plutone, che è stata trovata in seguito a predizioni basate su discrepanze nel movimento di Nettuno. I calcoli corretti hanno mostrato che non c’erano discrepanze. Allo stesso modo è stata prevista la reazione alla radiazione , trovata e quindi dimostrata non necessaria”.

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