Caro Walter,
la massa non e’ altro che una forma di energia, come abbiamo descritto nella puntata a questo dedicato. Ma una particella non e’ obbligata ad averla. Una particella (come per esempio il fotone) potrebbe semplicemente avere solo le altre forme di energia. Quando pero’ la massa c’e’ allora c’e’ una relazione tra massa, impulso ed energia:

E^2=m^2+p^2

Ogni particella puo’ essere interpretata sia come onda che come particella, a seconda della scala delle dimensioni e delle energie in gioco nelle interazioni. Se interpretata come onda allora i suoi parametri fondamentali sono la lunghezza d’onda e la frequenza. Quello che si ha e’ che la frequenza e’ proporzionale all’energia, la lunghezza d’onda al reciproco dell’impulso.

Rispondendo dunque alle domande specifiche:

Domanda: Se nel decadimento radioattivo la “massa mancante” equivale all’energia sprigionata come radiazione elettromagnetica, perchè il fotone non ha massa, ma è solo una modificazione del campo elettromagnetico che si propaga nello spazio? Il fotone possiede energia, ha in certe condizioni proprietà particellari, ma non ha massa?

Risposta: La massa nucleare si trasforma in energia cinetica del fotone, che non ha massa. Come quando frenando l’energia cinetica di una macchina si trasforma in riscaldamento delle ruote.

Domanda: Se i fotoni non hanno massa, perchè il loro percorso viene curvato da un campo gravitazionale come succede alle masse stesse?

Risposta: perche’ l’energia equivale alla massa. Dunque l’energia cinetica del fotone subisce anch’essa l’attrazione gravitazionale

Domanda:Qual’è la definizione di particella ? Ovvero quali sono le proprietà fondamentali comuni a tutte le particelle? Fra di esse c’è la massa >(rapporto Forza/Accelerazione)? C’è la proprietà di occupare uno spazio non condivisibile da altro?

Risposta: Una particella elementare, come discusso nella puntata a questo dedicata, e’ un oggetto che sperimentalmente non si comporta come se fosse composto, tale che non e’ possibile estrarvi delle altreparticelle altrimenti gia’ presenti all’interno dell’oggetto stesso. Poiche’ le particelle non sono in un punto, ma hanno una probabilita’ finita di essere in qualunque punto dello spazio, le particelle si sovrappongono. Alcune particelle pero’ (i fermioni, cioe’ i costituenti della materia) sono tali che due di esse non possono condividere lo stesso stato. In parole povere ed un po’ inesatte, non possono avere la stessa probabilita’ di essere in ogni punto dello spazio.

Domanda:Due masse si suppone interagiscano scambiandosi “gravitoni” oppure la due masse deformano lo spazio-tempo che le separa e si avvicinano >seguendo la traiettoria più breve in base alle relazioni spaziali deformate?

Risposta: La descrizione mediante la deformazione dello spazio tempo e’ calzante quando le energie in gioco sono tali da coinvolgere un numero estremamente elevato di gravitoni. Quando le energie diminuiscono allora e’ necessaria la descrizione tramite gravitoni. Esattamente come nel caso della luce o degli elettroni, dove sia la descrizione particellare che ondulatoria sono appropriate, ma si applicano in contesti diversi.

Domanda: Quando una particella (es: elettrone) manifesta comportamento ondulatorio (diffrazione) che ne è della sua massa?

Risposta: Come spiegato all’inizio, la massa di una particella influenza la relazione tra frequenza e lunghezza d’onda dell’oda ad essa associata. In pratica determina la velocita’ dell’onda nel vuoto, proprio come determina la velocita’ di movimento della particella a parita’ di energia.

Le domande poste sono molto profonde. Forse abbiamo in parte risposto nelle puntate a cui ho fatto riferimento. Altrimenti non ti fare scrupoli ad insistere nel chiedere chiarimenti.

Saluti
Riccardo Faccini