Nei testi di divulgazione scientifica, l'interazione elettromagnetica tra due particelle cariche viene attribuita allo scambio di fotoni tra queste particelle. Non ho ancora trovato una spiegazione, ad un livello divulgativo, di come l'interazione possa assumere una natura attrattiva o repulsiva. In particolare vorrei fare due domande:
- un elettrone come fa a "sapere" da quale tipo di carica proviene il fotone che riceve e a comportarsi di conseguenza?
- lo scambio di qualcosa tra due oggetti, intuitivamente, farebbe pensare ad un affetto repulsivo. Come si produce l'effetto attrattivo?
Grazie,
Fabrizio Panaioli
La domanda è interessante. Effettivamente, se uno pensa al fotone come a una particella, nello scambio di un fotone tra due particelle cariche c’è trasporto di quantità di moto (impulso) da una particella all’altra, e quindi una succession di tali scambi risulterebbe in una forza (la variazione dell’impulso nell’unità di tempo) repulsiva e le due particelle si allontanerebbero l’una dall’altra.
In realtà spesso non è possible dare una visualizzazione classica dei fenomeni meccanico-quantistici. Anche i grafici che i fisici usano per rappresentare le interazioni, i cosidetti grafici di Feynman, come pure i loro nomi (emissione, assorbimento, propagatore…) non devono essere interpretati nel loro significato letterale, ma solo come un codice per eseguire dei calcoli. Nella fattispecie il fotone “scambiato” non è una particella reale (si dice che è una particella “virtuale”), non segue una traiettoria classica, e l’impulso che trasporta puo’ essere sia positivo, che negativo, a seconda delle cariche delle due particelle.
Questa situazione non è tipica delle interazioni elettromagnetiche. Anche le altre interazioni scoperte in natura hanno forze proporzionali ad opportune “cariche”, forze sempre mediate dallo scambio di quanti, e che possono essere attrattive o repulsive a seconda del segno delle “cariche”.