- Il Decadimento Beta ondulatorio del neutrone
Per arrivare ad una teoria coerente del modello ondulatorio del neutrone dovremmo descrivere le sue caratteristiche magnetiche, oltre che il suo spin, giustificando ondulatoriamente l’esistenza del prodotto più misterioso della sua definitiva scomposizione: l’antineutrino.
(E il ragionamento fatto per il neutrone vale certamente anche per il suo modello speculare, l’antiparticella che è stata chiamata antineutrone).
Per comprendere la natura ondulatoria dell’antineutrino che compare nel Decadimento Beta dobbiamo osservare le orientazioni dello spin del protone, in correlazione con lo spin dell’elettrone. Dovremo inoltre verificare come varia l’orientazione dello spin della rotazione retrograda della variazione d’onda dell’elettrone. Ma soprattutto dobbiamo imparare a lasciarci guidare dalla complessa azione della “chiralità” degli spin dell’elettrone e del protone, ammettendo che l’uno sia l’immagine speculare dell’altro.
Esistono nel neutrone tre spin.
Due saranno sempre opposti l’uno all’altro.
lo spin dell’elettrone Je sarà sempre antiparallelo allo spin della variazione retrograda Jc, mentre lo spin del protone Jp potrà essere orientato “solo” nella condizione che rende nullo l’effetto elettrico, sia del protone che dell’elettrone, perciò sarà parallelo allo spin dell’elettrone.
Infatti esistendo il protone all’interno dell’elettrone, solo quando lo spin dell’elettrone è concorde allo spin del protone le anomalie secondarie delle onde che provengono dal protone e dall’elettrone si compensano l’un l’altra.
E ciò ha come conseguenza che gli effetti ondulatori complessivi sono tali che le cariche opposte si annullano.
Ciò vuol dire che lo spin risultante del neutrone sarà, solo ed esclusivamente, da imputare allo spin della rotazione retrograda della precessione ereditata dal deutone. Queste regole condizionanti non permettono che due soli tipi di organizzazione per le orientazioni relative dei componenti del neutrone.
Le rilevazioni sperimentali del Decadimento Beta mostrano infatti la possibilità di due diverse interazioni nel decadimento del neutrone: una GT (Gamow – Teller), con lo spin del protone antiparallelo allo spin del neutrone: l’altra F (Fermi), con lo spin del protone parallelo allo spin del neutrone.
Le differenti interazioni GT ed F sono le conseguenze di due diversi modi di separazione dei componenti, che corrispondono alle due diverse possibilità di composizione degli spin, ma che obbediscono alle stesse leggi di comportamento, le quali risultano condizionanti per tutti e due i tipi di decadimento.
Il fenomeno avviene in entrambi i casi passando dallo “stato reale organizzato” del neutrone, poi allo “stato osservato”, il solo dotato di una possibile evidenza sperimentale.
Il passaggio dal primo stato al secondo avviene per la perdita della condizione di rotazione retrograda della variazione d’onda, quando l’orbita di risonanza dell’elettrone ritorna alla sua fondamentale condizione di risonanza perdendo, per decrementi successivi, la precessione di 240°.
Figura 103. Nel Decadimento Beta ondulatorio si evidenziano i meccanismi di scomposizione e ricomposizione dei diversi spin.
È difficile poter dire come si comporti realmente, in ogni momento della variazione per decremento della precessione il fronte d’onda, ma è comunque agevole capire che durante la fase di decremento dell’angolo di precessione, nel passaggio da una precessione di 240° ad una precessione minore di 180° avviene un fenomeno, apparentemente improvviso, che in topologia è chiamato “catastrofe”.
Con piccoli decrementi dell’angolo di precessione, che non comportano drastiche variazioni dello stato del sistema, si passa improvvisamente, nell’istante in cui si giunge ad una precessione di 180°, dalla rotazione retrograda della variazione d’onda, ad una improvvisa rotazione concorde con la rotazione del fronte d’onda. Questo cambiamento improvviso di rotazione della variazione ondulatoria è la causa scatenante dell’inizio del fenomeno di separazione del protone e dell’elettrone. È un fenomeno in cui la chiralità del modello ondulatorio ha un ruolo determinante, ancora tutto da scoprire.
Nella figura 103 lo spin del neutrone, identificato dallo spin della precessione, passa dallo “stato reale organizzato” allo “stato osservato” quando dalla precessione di 240° si passa al decadimento della precessione che scende sotto i 180°.
In quell’istante, e non prima, lo spin della variazione d’onda in precessione inverte la rotazione e diventa uguale a quello dell’elettrone, e antiparallelo allo spin del protone.
Nel caso GT, l’elettrone emerge dall’accoppiamento parallelo con il protone, essendo spinto dalla reazione alla presenza chirale della variazione d’onda retrograda che identifichiamo con l’antineutrino.
Poi, una volta allontanatosi a sufficienza, avendo interposto un sufficiente numero di lunghezze d’onda con l’orbita di risonanza del protone, intervengono le onde secondarie responsabili dell’effetto elettromagnetico.
Inizia quindi ad interagire elettromagneticamente con la carica positiva, ruota il suo spin, che prima era parallelo allo spin del protone, e si allontana dal protone nella direzione opposta al senso del suo stesso spin, che è ora antiparallelo a quello del protone.
Nel caso F, il fenomeno si svolge con le medesime modalità, ma l’effetto è diverso a causa della diversa orientazione della quantità di moto dell’elettrone rispetto alla direzione del moto dell’antineutrino, che in questo caso sono parallele tra loro.
Ma anche in questo caso l’impulso chirale è lo stesso.
Esiste poi una condizione sperimentale alquanto misteriosa, che permaneva finora completamente inspiegata dalla teoria corrente, che non era in grado di rendere conto della distribuzione statistica delle quantità di moto degli elettroni nel Decadimento Beta.
Questa condizione è stata messa in evidenza e chiamata “lo spettro continuo dell’energia cinetica degli elettroni”.
Con l’interpretazione ondulatoria c’è ora una valida possibilità di spiegare la causa della distribuzione, statisticamente continua, della quantità di moto dell’elettrone e, per una esposizione deterministica, una possibilità è meglio di niente.
Ammettiamo che l’inversione dello spin dell’elettrone possa avvenire a distanze diverse dal protone.
Per ogni singolo decadimento, è possibile che l’interazione elettrica attrattiva, che varia in funzione del quadrato della distanza tra le due cariche, si opponga all’impulso dato dall’antineutrino all’elettrone.
L’attrazione elettrica attrattiva sottrae all’elettrone parti della sua quantità di moto, in misura più o meno grande, in funzione appunto della sua distanza dal protone.
La quantità di moto risultante dell’elettrone potrebbe quindi essere il risultato di questa sottrazione, distribuita statisticamente in modo continuo in un grande numero di Decadimenti Beta.
E questo spiegherebbe causalmente la distribuzione statistica della quantità di moto degli elettroni emergenti dal Decadimento Beta.
A qualcuno potrebbe sembrare che esistano notevoli divergenze tra l’interpretazione fatta finora del Decadimento Beta e quella qui presentata: per esempio sembrano esserci discrepanze sull’interpretazione delle correlazioni delle elicità dell’antineutrino dell’elettrone.
Ma non è così, tutto dipende dalla chiralità che finora non è mai stata presa in considerazione, infatti se analizziamo da questo punto di vista la fig. 103, possiamo verificare che il senso dell’elicoide dell’onda dell’elettrone nella direzione della sua quantità di moto corrisponde esattamente a quello osservato, ma non spiegato, dalle verifiche sperimentali delle correlazioni dell’elicità nel Decadimento Beta classico.
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