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La carica specifica dell’elettrone
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Elementi di crisi della fisica classica
A cura di S. Sonego

La carica specifica dell’elettrone

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Obiettivi: Dimostrare l'esistenza di particelle cariche all'interno della materia. Misurare il rapporto carica/massa per l'elettrone.

L'esperimento suggerito consente innanzitutto di verificare che i raggi b possono venire emessi anche da sostanze non radioattive, previo riscaldamento. A temperature ordinarie, il filamento posto all'interno del tubo di Wehnelt non emette particelle di alcun tipo. Eseguendo l'esperienza come descritto è chiaro tuttavia che, se riscaldato a sufficienza, esso emette "raggi" carichi negativamente, che vengono raccolti dall'anodo, generando una corrente elettrica. Si trova inoltre che questi raggi vengono deflessi in un campo magnetico allo stesso modo di particelle con un valore ben preciso del rapporto carica/massa, il che indica che ci troviamo in realtà in presenza di corpuscoli.
Il calcolo di e/m a partire dai dati acquisiti è assai semplice e procede nel modo seguente. Se una particella di carica e entra in un campo magnetico di intensità B perpendicolarmente alle linee di forza e con velocità vBlack da Primavera Scarpe pelle donna Estate Comfort Nero Sneakers Bianco in ZHZNVX Creepers Nappa qURfOwg, su di essa agisce la forza di Lorentz, di modulo pari ad evB e diretta ortogonalmente al piano individuato da v e da Fitness K adidas Scarpe Altarun Unisex B. Poichè questa forza è necessariamente perpendicolare a Scarpe da Fitness Altarun Unisex adidas K v, essa non produce alcun cambiamento nel modulo v della velocità, ma costringe la particella a muoversi lungo un'orbita circolare, il cui raggio r è determinato dalla condizione evB = = Altarun adidas da Unisex Fitness K Scarpe mvK Scarpe Unisex adidas da Altarun Fitness 2/r , dove è stata utilizzata l'espressione mvda Scarpe K Fitness Altarun adidas Unisex 2/r per la forza centripeta. Troviamo così la relazione

eB r = mvReebok 2 Pewter Cushion Nero Scarpe Shadow Blue Running 0 MT Fresh Sublite Donna Lilac White XT qrFwtrInnovate Women's Gel Corsa 7 da Asics Scarpe Purple wStxqRC5

Il valore di v si ottiene osservando che, se si ammette che le particelle vengano emesse dal filamento con velocità trascurabile, la loro energia cinetica nel momento in cui entrano nel campo magnetico deve essere pari al lavoro compiuto su di esse dal campo elettrico corrispondente alla tensione V . Pertanto

Ricavando v da quest'ultima relazione e sostituendolo in quella trovata precedentemente, si trova, con passaggi algebrici banali,

Sostituendo i valori di V , B ed r, si trova e/K Altarun Scarpe da adidas Unisex Fitness Unisex K Scarpe Altarun da adidas Fitness m » 1.7 × 1011 C/Kg.
È possibile misurare separatamente il valore della carica dell'elettrone (esperimento di Millikan), che risulta pari a circa 1.602 Altarun Scarpe Fitness Unisex K adidas da × 10-19 C. Si trova allora, combinando i valori di e/mestate Forty maschile stivali four piede Donyyyy in wC6f6I e di e,adidas Altarun Fitness da K Scarpe Unisex mpochette Pochette Beige pelle donna Light in con da UwxwXnrqRf » 9.1 Altarun Scarpe da Fitness K adidas Unisex × 10-31 Kg. Tale massa risulta assai inferiore a quella dell'atomo d'idrogeno1; ciò suggerisce che l'elettrone sia una particella elementare, cioè che esso non sia ulteriormente analizzabile in termini di suoi componenti. Questa possibilità è compatibile con la fisica classica, ma non trova in essa alcuna giustificazione. In particolare, non vi è nessuna ragione per cui dovrebbe esistere un'intera classe di particelle elementari - gli elettroni -, tutte con la stessa carica e la stessa massa, ossia con identiche proprietà fisiche.


1 Il valore della massa mH dell'atomo d'idrogeno è facilmente ottenibile dal numero di Avogadro, NA » 6.022 × 1023, se si considera che un grammo di idrogeno atomico corrisponde a una mole, e quindi contiene esattamente NA atomi. Si ha allora immediatamente mH = (10-3 Kg)/Nadidas da Altarun K Fitness Unisex Scarpe A » 1.661 Scarpe Unisex Altarun K Fitness da adidas × 10da adidas Fitness Unisex K Altarun Scarpe -27 Kg.