ALMANACCO: 20 Ottobre muore il fisico Paul Dirac

Fisico britannico di elevata importanza, Paul Adrien Maurice Dirac, morì il 20 Ottobre del 1984. Ottenne il Premio Nobel per la fisica nel 1933 per la scoperta di nuove forme della teoria atomica, dando così vita allo sviluppo della fisica quantistica. Famoso a livello internazionale anche per la formulazione dell’equazione di Dirac (∂ + m) ψ = 0.

Nacque l’8 agosto 1902, a Bristol nel Regno Unito, da una famiglia di origine metà svizzera e metà francese. La severità dei genitori contribuì a renderlo fin da bambino persona molto dedita allo studio, in particolare di materie come la matematica e la fisica. Di carattere schivo, Dirac era noto per l’estrema riluttanza a parlare. tanto che nel corso della sua vita venne sempre preso di mira per il suo carattere chiuso.

Gli esordi a Cambridge

Già dalle scuole primarie manifestò una eccezionale abilità matematica e, alla scuola secondaria ebbe la possibilità di frequentare da subito i corsi avanzati di matematica, fisica e chimica. Le straordinarie doti di Dirac in questo ambito vennero fuori subito, tanto che il padre lo convinse a iscriversi all’Università laureandosi in Ingegneria elettrica nel 1921, a soli diciannove anni. Sebbene avesse completato a pieni voti la laurea in Ingegneria, la sua vera passione fu la matematica e la fisica delle particelle, così decise di proseguire gli studi teorici.

Laureatosi però non riuscì a trovare un impiego e tentò di entrare a Cambridge per studiare matematica. Entrato nella prestigiosa Università di Cambridge, riuscì nel 1926 ad ottenere il dottorato di ricerca, grazie al quale continuò a dedicarsi allo studio della teoria dei quanti, fondando concetti di relatività e meccanica quantistica. Fu proprio nello stesso anno che sviluppò una formalizzazione della meccanica quantistica basata sull’algebra non commutativa di operatori.

L’Equazione di Dirac

Nell’ambito di tale teoria, due anni dopo, nel 1928, formulò un’importante equazione, che prese il suo stesso cognome, ovvero chiamata l’Equazione di Dirac (∂ + m) ψ = 0. Essa stabilisce che se due sistemi interagiscono tra loro per un certo periodo di tempo e poi vengono separati, non possono più descriversi come due sistemi distinti, ma in qualche modo, diventano un unico sistema. In altri termini, quello che accade a uno di loro continua ad influenzare l’altro, anche se distanti chilometri o anni luce. Un’equazione che fece il giro del mondo, e che spesso ad oggi viene associata alle vite amorose dell’uomo, e per questo chiamata erroneamente nota come “equazione dell’amore”.

In realtà, l’Equazione di Dirac, descrive il moto delle particelle a spin semintero, come elettroni e protoni, le cui soluzioni, sono tali che saltino fuori energie negative. Dirac spiegò questi risultati introducendo il famoso concetto di “mare di Dirac“, ovvero ipotizzando che gli elettroni, si muovessero formando delle vere e proprie lacune, che avrebbero dunque avuto energia negativa. Fu così che Dirac predisse l’esistenza di una particella gemella dell’elettrone, che prese il nome di positrone, con la stessa massa dell’elettrone ma con carica opposta.

Il Nobel e altre scoperte

Nel 1933 Paul Dirac ricevette il premio Nobel per la fisica per la scoperta di nuove, fruttuose forme della teoria atomica. Sebbene il suo lavoro di ricerca fosse vastissimo, l’equazione di Dirac, da sola, valeva senza dubbio il premio Nobel. Infatti, tale equazione è considerata la pietra miliare della meccanica quantistica relativistica, di cui Dirac fu a tutti gli effetti il padre. Grazie alla sua predizione sull’esistenza delle antiparticelle, venne considerato il padre dell’antimateria.

Oltre a questo introdusse anche due importanti concetti matematici. Il primo è quello del Delta di Dirac, una distribuzione che vale zero su tutti i numeri reali meno lo zero, e tale che il suo integrale fra meno e più infinito sia uguale a 1. È un concetto fondamentale per l’analisi delle equazioni differenziali ordinarie e a derivate parziali. Il secondo concetto è la Notazione Braket, formalismo che consente di descrivere in maniera immediate e semplice gli stati quantici, ovvero i modelli matematici di un sistema fisico quantistico.

Ultimi anni

Il grande fisico britannico morì a Tallahassee nel 1984, a 82 anni. Egli fu il più brillante fisico teorico e probabilmente uno dei più grandi scienziati del ventesimo secolo. Le sue intuizioni contribuirono a spiegare concetti rimasti fino ad allora oscuri, e sono d’ispirazione ancora oggi per tutti coloro che vogliono intraprendere il duro cammino nel mondo della fisica e della matematica.

Federica.

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