Percorso di ripasso e di recupero Unità 1

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Nascita di una nuova Fisica. La teoria della Relatività di Albert Einstein ha dato origine alla più grande rivoluzione nel campo della fisica dai tempi di Copernico e di Galileo. Essa ha introdotto nel pensiero scientifico il concetto di "Relatività", cioè la nozione che nell'universo non vi è nessun moto assoluto, ma soltanto moto relativo. La teoria ha giocato un ruolo importante negli sviluppi della fisica che hanno portato all'era nucleare (con tutte le sue potenzialità, sia per quanto riguarda i benefici che per quanto riguarda le distruzioni) e che hanno reso possibile una comprensione del microcosmo delle particelle elementari e delle loro interazioni.

I germi per la nascita della Teoria della Relatività erano già presenti nella teoria classica dei campi, ed in particolare nella teoria della propagazione della radiazione elettromagnetica. Infatti, essendo quest'ultima un'onda, si presupponeva che esistesse un mezzo (materiale) in grado di sostenerne le oscillazioni; tale mezzo era individuato da Maxwell nel fantomatico etere, tale da essere infinitamente impalpabile, infinitamente elastico ed infinitamente esteso in ogni angolo dello spazio. Ma se la Terra si muoveva effettivamente attraverso l'etere, la velocità di un raggio di luce misurata sulla Terra sarebbe dipesa dalla sua direzione, in modo molto simile al modo in cui la velocità di un nuotatore dipende dal fatto che egli nuoti secondo la corrente, contro la corrente o trasversalmente a essa.

Le frange mancanti. Lo scienziato inglese Albert Michelson progettò allora un apparecchio, chiamato interferometro, che poteva rivelare questo effetto. Schematicamente, un interferometro consiste in due sezioni diritte poste ad angolo retto tra loro. Ogni braccio porta a una estremità uno specchio. Nel punto di intersezione, dove i bracci si congiungono, uno specchio semiargentato divide un fascio di luce in due. Ciascuna metà del fascio diviso percorre un braccio ed è riflessa all'indietro dallo specchio posto nella parte terminale. Quando i due raggi si ricombinano essi interferiscono in modo da produrre un caratteristico diagramma di frange che dipende dalla differenza tra i percorsi impiegati da ciascun raggio a compiere il tragitto di andata e ritorno. Se si ruota lo strumento di 90°, i bracci parallelo e perpendicolare si scambiano di posto e le frange di interferenza si dovrebbero spostare. Ed invece non si osservò nessuno spostamento; l'esperimento venne ripetuto numerose volte da altri ricercatori e l'assenza di spostamento fu sempre confermata. A malincuore i fisici furono costretti ad abbandonare l'idea dell'etere ed a cercare nuove interpretazioni dell'esperienza di Michelson, fino a che l'idea giusta venne ad Albert Einstein. [ prosegui ]