Teoria di Regge

Grafico di Chew-Frautschi in cui si vedono le traiettorie di Regge svilupparsi lungo rette (l'energia è rappresentata in termini di massa al quadrato, in GeV, e J è il momento angolare).

In fisica quantistica, la teoria di Regge studia l'interazione tra particelle in funzione di una grandezza fisica nota come momento angolare, estendendo i valori di tale momento, oltre ai soli valori multipli interi o seminteri di ħ, come previsto dalla meccanica quantistica, anche a valori complessi (prolungamento analitico) e prende il nome dal fisico Tullio Regge, che la sviluppò nel 1959 nel caso di velocità trascurabili rispetto a quella della luce (limite non relativistico).

In tale trattazione, diventano rilevanti per il calcolo delle interazioni (ampiezza di scattering) alcuni valori particolari del momento angolare complesso (poli della funzione complessa), noti come poli di Regge.

I poli, la cui parte reale corrisponde a un valore fisico del momento angolare, rappresentano stati di particelle reali, i cosiddetti reggeoni.

Ponendo su un piano la parte reale dei poli in funzione del quadrato dell'energia d'interazione e unendo i punti così trovati si ottengono delle traiettorie, note come traiettorie di Regge.

Nel 1960 Geoffrey Chew e Steven Frautschi congetturarono, partendo da un numero limitato di poli, che, per le particelle soggette all'interazione forte allora note (come il mesone ρ), tali traiettorie fossero delle rette, traiettorie che furono successivamente interpretate come il risultato di corde relativistiche rotanti, tali che, all'aumentare della velocità di rotazione, aumenta l'energia del sistema, a differenza di una particella elementare, che è un punto, e non può variare la sua velocità di rotazione. La teoria venne successivamente abbandonata con la scoperta dei quark, le particelle fondamentali che costituiscono quelle come il mesone ρ.

Nel 1968 il fisico Gabriele Veneziano partì dai poli di Regge e dall'analisi di Chew e Frautschi per sviluppare un suo modello di calcolo dello scattering, dalla cui evoluzione è nata la teoria delle stringhe.

Esempio di momento angolare complesso

Si può vedere come rappresentare il momento angolare in termini di numeri complessi considerando, ad esempio, l'interazione tra un elettrone e un protone, ossia il caso di un atomo idrogeno. In tal caso il potenziale energetico tra le due particelle è dato da (si veda lo spettro dell'atomo di idrogeno)

dove è la massa ridotta del sistema, la carica elettrica dell'elettrone, è la costante elettrica del vuoto, è la costante di Planck ridotta e è il numero quantico principale che può assumere valori

Il momento angolare del sistema dipende invece dal numero quantico orbitale che assume i valori . Introdotto il concetto di numero quantico radiale , per cui , ne consegue che

.

Invertendo la formula di rispetto a , si ottiene

e quindi

In questo modo, grazie alla presenza del numero immaginario , il momento angolare può assumere valori complessi.

Note

  1. ↑ (EN) T. Regge, Introduction to complex orbital momenta, in Il Nuovo Cimento (1955-1965), vol. 14, n. 5, 1º dicembre 1959, pp. 951-976, DOI:10.1007/BF02728177. URL consultato il 25 maggio 2024.
  2. 1 2 Régge, Tullio Eugenio - Treccani, su Treccani. URL consultato il 29 maggio 2024.
  3. ↑ Collins, p. 69.
  4. ↑ Collins, pp. 144-152.
  5. ↑ Geoffrey F. Chew e S. C. Frautschi, Principle of Equivalence for all Strongly Interacting Particles within the S-Matrix Framework, in Physical Review Letters, vol. 7, n. 10, 15 novembre 1961, pp. 394–397, DOI:10.1103/PhysRevLett.7.394. URL consultato il 13 agosto 2025.
  6. ↑ The Birth of String Theory | SpringerLink, su link.springer.com. URL consultato il 25 maggio 2024 (archiviato dall'url originale il 1º giugno 2018).

Bibliografia

Voci correlate

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