Premessa
L’analisi della struttura dell’elettrone tiene conto delle scoperte di Paul Dirac, concernenti gli elettroni chirali e le antiparticelle. Per quanto riguarda le antiparticelle, si fa riferimento all’interpretazione di Feynman, secondo cui, particella e antiparticella si muovono all’opposto nel tempo. Se una va verso il futuro, l’altra si muove verso il passato.
Le idee espresse in questo scritto e in quello precedente (la struttura delle particelle elementari) sono originali dell’autore. E’ il tentativo di aprire una strada nuova per interpretare la meccanica quantistica. Data la complessità delle problematiche, si cerca di analizzarle e illustrarle nel modo più semplice possibile. Ciò consente anche ai lettori meno esperti di poter esprimere giudizi di merito.
Riepilogo dello scritto precedente
Secondo la nostra ipotesi, descritta nel precedente saggio “la struttura delle particelle elementari” cui rimandiamo, l’elettrone è generato da un punto energetico che realizza due tipi di movimento: uno reale e uno immaginario. Il movimento immaginario avviene per salti quantistici. Nel salto quantistico, il punto energetico salta istantaneamente lo spazio vuoto portandosi da un punto all’altro dello stesso spazio vuoto. Questo movimento immaginario genera un “vettore immaginario”. Il movimento reale è perpendicolare al movimento immaginario e con questo movimento il punto energetico genera un vettore energetico. I due movimenti si strutturano insieme formando le armoniche (o orbitali) di cui l’elettrone è costituito. L’elettrone, quindi, è formato da armoniche (o orbitali). Non esiste l’elettrone come particella che si muove senza precise traiettorie nello spazio degli orbitali.
Carica dinamica
Introduciamo il concetto di “carica dinamica” e applichiamo questo concetto al fotone. Ipotizziamo che la “carica dinamica” nasca dall’oscillazione contrapposta dei vettori. Questo contrapposta oscillazione dei vettori elettrici genera un dipolo elettrico. Assumiamo che il polo di carica positiva è “sopra” mentre il polo di carica negativa è “sotto”. I due poli sono separati da un asse. Per tale motivo affermiamo che siamo alla presenza di un dipolo assiale, cioè con un asse di separazione. Osserviamo l’immagine in basso E’ illustrata l’onda elettrica che oscilla su e giù viaggiando alla velocità della luce. Le frecce nere sono i vettori energetici; le frecce verdi sono i salti quantistici lungo la linea di moto. L’interazione di carica dinamica richiede tre forme di energia due contrapposte (vettori elettrici) e una che funge da riferimento. In questa circostanza il riferimento è la linea di moto generata dal salto quantistico (figura 1).
Figura 1. Carica dinamica. L’oscillazione elettrica lungo la linea di moto può essere considerata come una carica generata dai vettori che oscillano in direzioni contrapposte. La direzione verso “sopra” la assumiamo come positiva; la direzione verso “sotto” la assumiamo come negativa.
Osserviamo l’immagine in basso è illustrata l’onda elettromagnetica che oscilla su e giù (carica elettrica) e sinistra/destra (carica magnetica). Le frecce rosse sono i vettori energetici; le frecce blu sono i vettori magnetici, La linea di moto è generata dai salti quantistici. Siamo alla presenza di una doppia interazione di carica dinamica elettrica e magnetica. Ciascuna di esse ha tre forme di energia due contrapposte (vettori elettrici e vettori magnetici) una che funge da riferimento a entrambe. Si tratta della linea di moto generata dal salto quantistico (figura 2).
Figura 2. Onda elettromagnetica. L’onda elettromagnetica può essere interpretata come l’interazione tra due cariche dinamiche, un’elettrica (oscillazione su/giù) e una magnetica (oscillazione sinistra/destra).
La linea di moto per salti quantistici è un asse di simmetria energetica. Quest’asse, infatti, separa l’energia elettrica (vettori elettrici) e l’energia magnetica (vettori magnetici) in due parti simmetriche, speculari e sovrapponibili per rotazione.
Elettrone mono – lobato
Soffermiamoci adesso sull’elettrone il cui orbitale è costituito da un solo lobo (o armonica). Il punto energetico oscilla avanti/indietro e in ogni oscillazione attraversa il nucleo atomico. Durante l’oscillazione per salti quantistici in avanti (prima), possono essere generati vettori elettrici sopra e vettori magnetici a sinistra. In questa circostanza, durante l’oscillazione dietro (dopo), saranno generati vettori elettrici sotto e vettori magnetici a destra (figura 3).
Figura 3. Successione temporale (prima/dopo) dei vettori elettromagnetici generati dal punto energetico che oscilla avanti/indietro per salti quantistici. I vettori elettromagnetici oscillano prima sopra/sinistra e dopo sotto/destra.
L’elettrone mono – lobato presenta una sovrapposizione di stati energetici. Il punto energetico, infatti, dopo ogni salto quantistico si sdoppia in due, generando due vettori materiali perpendicolari di stati energetici (elettrico e magnetico). Questa sovrapposizione è una caratteristica delle armoniche. In ciascuna singola armonica il punto energetico ha un singolo stato quantico (oscillazione avanti/indietro) e una sovrapposizione di due stati energetici (elettrico e magnetico).
Nell’immagine in basso le due oscillazioni dell’elettrone mono – lobato sono illustrate separatamente. La sferetta azzurra è il nucleo atomico La sovrapposizione di stati energetici può essere di carica positiva o di carica negativa. La carica positiva corrisponde al sopra/sinistra e la carica negativa corrisponde al sotto/destra (figura 4).
Figura 4. Successione temporale (prima/dopo) dei vettori elettromagnetici generati dal punto energetico che oscilla avanti/indietro per salti quantistici. I vettori elettromagnetici oscillano prima sopra/sinistra con carica positiva e dopo sotto/destra con carica negativa. In questa illustrazione le due oscillazioni sono separate. I concetti di avanti/dietro dipendono dalla linea di moto del punto energetico. In un elettrone libero, il moto per salti quantistici è in avanti rispetto alla sorgente che genera l’elettrone.
Può accadere, però, che durante l’oscillazione in avanti (prima) si generino vettori sotto (elettrici) e destra (magnetici). In questa circostanza, durante l’oscillazione indietro (dopo) si genereranno vettori elettrici sopra e magnetici a sinistra (figura 5).
Figura 5. Successione temporale (prima/dopo) dei vettori elettromagnetici generati dal punto energetico che oscilla avanti/indietro per salti quantistici. In questa illustrazione i vettori elettromagnetici oscillano prima sotto/destra (carica negativa) e dopo sopra/sinistra (carica positiva).
Relatività dei concetti prima/dopo, sopra/sotto e sinistra/destra
I concetti di prima/dopo sono relativi. Richiedono, cioè un sistema di riferimento temporale, rispetto a cui l’evento, in questa caso l’oscillazione, avviene prima e dopo. Questo riferimento può essere l’istante iniziale. Un’armonica può iniziare ad oscillare col prima (sopra/sinistra) oppure col prima (sotto/destra). Anche i concetti di sopra/sotto e sinistra/destra sono relativi. Anch’essi richiedono un sistema di riferimento rispetto a cui i vettori elettrici e magnetici oscillano sopra/sotto e sinistra/destra. L’introduzione di due riferimenti esterni uno spaziale e uno temporale è però inopportuna. E’ più semplice assumere che due armoniche siano riferimento/riferito spazio/temporale l’una dell’altra. Dato questo assunto, si evince che l’armonica di per sé non si trova in alcuno stato. Essa assume uno stato sincronizzandosi spazio/temporalmente con un’altra armonica. Questa sincronizzazione è un’interazione armonica. Lo stato dell’armonica dipende, quindi dall’interazione con un’altra armonica.
Stato in atto e stato potenziale
Possiamo introdurre i concetti aristotelici di “stato in atto” e “stato potenziale”. Lo stato in atto è lo “stato intrinseco” di un “ente”; lo stato potenziale è lo stato che l’ente può assumere in una interazione. Un’armonica è intrinsecamente neutra. Essa, di per sé non è né positiva né negativa. Lo stato potenziale è quello che un’armonica può assumere interagendo con un’altra armonica. L’armonica dell’elettrone mono-lobato si può trovare in due stati potenziali diversi.
Stato armonico
Lo “stato armonico” dipende dalla sovrapposizione di stati energetici. Due stati energetici possono sovrapporsi nella stessa direzione oscillando in modo opposto. Essi sono illustrati nell’immagine in basso. I due stati potenziali dell’armonica dell’elettrone monolobato dipendono dalla sovrapposizione di stati energetici (elettrico e magnetico) del punto energetico durante l’oscillazione in avanti/dietro. Le cariche positive sono indicate col segno “+”; le cariche negative sono indicate col segno “-“ (figura 6).
Figura 6. L’armonica dell’elettrone mono – lobato può trovarsi in due stati potenziali energetici diversi. L’armonica dell’elettrone mono – lobato illustrato a sinistra, ha il seguente stato potenziale energetico: prima (sopra sinistra)/dopo (sotto destra). L’armonica dell’elettrone mono – lobato illustrato a destra, ha il seguente stato potenziale energetico: prima (sotto destra)/dopo (sopra sinistra).
Differenza tra oscillazione elettrica e rotazione magnetica
A questo punto della trattazione occorre differenziare l’oscillazione elettrica dall’oscillazione magnetica. Esse, all’apparenza, sono uguali. Non c’è, infatti, alcun segno distintivo che possa differenziarle. Che oscillino una sopra/sotto e l’altra sinistra/destra è un nostro assunto. A livello macroscopico, però, elettricità e magnetismo si differenziano per un tratto essenziale. La carica elettrica è polare; la carica magnetica è dipolare. Osserviamo le immagini in basso. Sono illustrate due cariche elettriche, la prima positiva, la seconda negativa e un dipolo magnetico (positivo/negativo) (figura 7)
Figura 7. Cariche elettriche positiva e negativa e dipolo magnetico. A livello macroscopico, il magnetismo è dipolare mentre l’elettricità è unipolare.
L’elettricità nasce come unità polare; due unità polari formano un dipolo elettrico. Il magnetismo nasce come dipolo indivisibile. Se tagliamo in due un magnete dipolare, invece di ottenere un polo positivo e un polo negativo, otteniamo due magneti dipolari.
Fatta questa premessa, soffermiamoci sull’oscillazione per salti quantistici. L’oscillazione può essere un caso particolare di rotazione, come il quadrato è un caso particolare di quadrangolo. Se incurviamo lo spazio oscillatorio, otteniamo una rotazione oraria e antioraria (figura 8).
Figura 8. Oscillazione e rotazione. Incurvando i vettori che generano l’oscillazione per salti quantistici, otteniamo una rotazione. Il senso della rotazione dipende dal prima/dopo oscillatorio.
La differenza tra oscillazione e rotazione dipende dallo spazio/tempo quantistico. Nell’oscillazione, lo spazio/tempo è frazionato in prima/dopo. Nella rotazione lo spazio/tempo è continuo.
Ipotizziamo che i vettori magnetici ruotino in un continuum spazio/temporale, mentre i vettori elettrici oscillino sopra/sotto. I vettori magnetici sono raffigurati al meglio se incurviamo la direzione di oscillazione
Osserviamo le due immagini in basso. Sono raffigurati due elettroni monolobati, uno a destra e uno a sinistra. Di ambedue gli elettroni sono mostrate l’oscillazione elettrica e la rotazione magnetica (figura 9).
Figura 9. Differenza tra oscillazione e rotazione. Nell’oscillazione è presente una separazione prima/dopo tra l’oscillazione sopra e quella sotto. Nella rotazione la separazione è assente; lo spazio/tempo oscillatorio è unico. A sinistra la rotazione è oraria; a destra la rotazione è antioraria. A una diversa rotazione corrisponde una diversa oscillazione.
Piani di simmetria del corpo umano
Possiamo fare un confronto tra i piani di simmetria del corpo umano e i piani di simmetria dell’armonica. Il corpo umano ha due piani di simmetria. Uno è il piano sinistra/destra; l’altro è il piano ventrale/dorsale. Il piano sinistra/destra è volumetrico e fraziona il soma in emi-soma sinistro ed emi-soma destro. Il piano ventrale/dorsale è superficiale e fraziona la superficie del corpo, cioè l’epidermite, in emi-superficie ventrale ed emi-superficie dorsale.
L’interazione con l’esterno a livello planare avviene con il suolo che sta “sotto”, mentre il nostro soma sta “sopra”. Il sopra/sotto dipende dalla gravità che ci “attacca” al suolo. Il sotto, verso cui tende la gravità, è il sistema di riferimento comune a tutti gli esseri viventi (piante comprese). L’uomo ha una sinistra/destra volumetrica, un fronte (ventrale)/retro (dorsale) superficiale e un sopra/sotto superficiale/volumetrico. Per quanto concerne la componente superficiale, il planare è sotto mentre il dorsale è sopra. Per quanto concerne la componente volumetrica, diversi piani attraversano il soma frazionandolo in parti superiore/inferiore.
Queste considerazioni sul corpo umano mostrano la complessità dei piani di simmetria spaziali, nonché l’importanza di un riferimento esterno (il sotto) comune per tutti gli esseri viventi. Ciascun essere vivente non ha come riferimento primario un altro essere vivente. La sinistra/destra di ciascuno di noi non è tale rispetto alla sinistra/destra della persona che ci sta di fronte. Questa dicotomia dipende dal riferimento primario “sotto” gravitazionale.
Anche l’armonica ha due piani di simmetria, diversi l’uno dall’altro. Uno è rotazionale (magnetico), l’altro è planare (elettrico). Le armoniche non hanno un riferimento esterno comune. Ciò significa che “intrinsecamente” non hanno un proprio sopra/sotto e “intrinsecamente” non ruotano alla propria sinistra oppure alla propria destra.
Chiralità dell’elettrone
Analizziamo adesso la chiralità scoperta, come già scritto, da Paul Dirac. Un ente si definisce “chirale” quando la sua immagine speculare non è sovrapponibile. Il termine chirale deriva dal greco “chéri” = mano. La mano sinistra è speculare alla mano destra ma non è sovrapponibile. Due molecole speculari ma non sovrapponibili sono dette “enantiomeri”.
Dal punto di vista spaziale due enti sono speculari e sovrapponibili quando hanno un asse di simmetria. Osserviamo l’immagine in basso. Un piano di simmetria divide le direzioni vettoriali in sinistra/destra. L’immagine speculare destra/sinistra è sovrapponibile (figura 10).
Figura 10. Specularità sinistra/destra. Le direzioni contrapposte sinistra/destra di vettori davanti allo specchio sono invertite. L’immagine speculare che si genera è però, sovrapponibile. Questa sovrapposizione è dovuta al piano di simmetria.
Supponiamo che il piano di simmetria sia spazio/temporale. Davanti allo specchio, la coppia sinistra/destra è invertita mentre il prima/dopo non è invertito. Il tempo, inteso come crescita, non è invertito dal piano di simmetria spazio/temporale. Ciò dipende dal fatto che i piani di simmetria sono direzionali. Le direzioni spaziali contrapposte sono tre (destra/sinistra, sopra/sotto, avanti/dietro). La direzione di crescita del tempo è una sola. Non può essere invertita poiché il tempo non cresce al contrario.
Osserviamo le due immagini in basso. La prima immagine è speculare alla seconda ma non è sovrapponibile (figura 11).
Figura 11. Specularità sinistra/destra e prima/dopo. Il piano di simmetria è spazio/temporale. Davanti allo specchio s’inverte la sinistra/destra ma non s’inverte il prima/dopo. Il tempo di crescita, infatti, ha una sola direzione.
Chiralità elettrica e chiralità magnetica
L’elettrone ha due proprietà chirali. Una planare sopra/sotto elettrica. L’altra rotazionale sinistrorsa/destrorsa magnetica. Osserviamo l’immagine in basso. Sono raffigurati due elettroni, che possiamo definire “enantiomeri”, analogamente alle molecole. A sinistra, è mostrata l’oscillazione elettrica dell’uno e dell’altro. A destra, è illustrata la rotazione magnetica destrorsa e sinistrorsa. La curvatura dell’asse di oscillazione è a solo scopo illustrativo (figura 12).
Figura 12. Chiralità oscillatoria elettrica (a sinistra) e rotazionale magnetica (a destra). L’oscillazione elettrica e la rotazione magnetica possono essere interpretate come due enantiomeri con chiralità elettrica e magnetica. Sono coppie speculari ma non sovrapponibili a causa del tempo di crescita che è unidirezionale.
Nel prosieguo della trattazione illustreremo i due enantiomeri con frecce rosse a destra e a sinistra che illustrano il prima/dopo oscillatorio e il continuum rotazionale. Osserviamo le due immagini in basso. Le frecce rosse indicano il prima/dopo oscillatorio elettrico e la rotazione magnetica. L’enantiomero di sinistra ruota in senso orario con spin “up”; l’enantiomero di destra ruota con senso antiorario con spin “down” ( figura 13).
Figura 13. Due elettroni enantiomeri. L’enantiomero a sinistra oscilla prima sopra poi sotto e ruota in modo destrorso. L’enantiomero a destra oscilla prima sotto poi sopra e ruota in modo sinistrorso.
Esistono due enantiomeri dell’elettrone monolobato ciascuno con diversa chiralità elettrica e magnetica. La chiralità magnetica definisce lo spin dell’elettrone. I due enantiomeri dell’elettrone monolobato hanno spin inverso. Se la rotazione è destrorsa lo spin è “up”; se la rotazione è sinistrorsa lo spin è “down”.
La simmetria, in ambito fisico, è considerata una proprietà spaziale dei corpi. Quando si analizza la chiralità delle molecole, ci si sofferma esclusivamente sull’ordine spaziale degli atomi. Il tempo non è considerato. Secondo la nostra interpretazione della chiralità, la crescita del tempo entra in gioco nella simmetria delle particelle elementari. Da ciò si evince che le particelle elementari sono “in toto” enti spazio/temporali. Lo spazio/tempo di Einstein coinvolge anche i piani di simmetria.
Carica armonica
Le cariche positive e negative, su cui ci siamo soffermati, sono cariche vettoriali, concernono, cioè, i vettori elettrici e magnetici. Dal momento che la componente magnetica è rotazionale, limitiamo il concetto di carica alla componente elettrica. Introduciamo il concetto di “carica armonica”. La carica armonica è un’interazione di cariche vettoriali. Designiamo col segno “+” l’enantionero dell’elettrone mono-lobato quando l’interazione di cariche vettoriali, cioè tra due oscillazioni, è la seguente: prima (sopra)/dopo (sotto). Designiamo con il segno “-“ l’enantiomero dell’elettrone mono-lobato, quando l’interazione di cariche vettoriali, cioè tra due oscillazioni, è la seguente: prima (sotto)/dopo (sopra).
L’elettrone mono-lobato ha una sola carica armonica che può essere di segno “+” o di segno “–“. Ricordiamo che lo stato di un’armonica si genera solo con l’interazione con un’altra armonica e che lo stato armonico è potenziale. La carica armonica è anch’essa potenziale. Una singola armonica, di per sé non ha carica né positiva né negativa.
Solitamente le armoniche o lobi sono raffigurate con sfere o ellissoidi attorno al nucleo atomico. L’elettrone monolobato è raffigurato con una sfera. Possiamo colorare in modo diverso i due stati potenziali armonici dell’elettrone mono-lobato, con i segni “+” e “-“ che ne illustrano la carica armonica. Alla carica positiva corrisponde lo spin “up”; alla carica negativa corrisponde lo spin “down”. La piccola sfera nera raffigura il nucleo atomico; il segmento nero è l’asse di simmetria (figura 14).
Figura 14. I due stati potenziali dell’elettrone mono – lobato illustrati con sfere di colore diverso che circondano il nucleo atomico. Al colore blu corrisponde la carica positiva con spin up; al colore bianco corrisponde la carica negativa con spin down.
L’asse di simmetria spazio/temporale è un asse di rotazione spaziale. Se un elettrone monolobato ruota di 180 gradi attorno all’asse di simmetria inverte il sopra/sotto, mentre il prima/dopo rimane invariato. In tal modo inverte la carica e il senso di rotazione, cioè lo spin. Un enantiomero, quindi, può trasformarsi nell’altro enantiomero ruotando spazialmente attorno all’asse di simmetria spazio/temporale, invertendo il sopra/sotto e lo spin.
Differenza tra carica armonica e carica elettrica
Soffermiamoci sul concetto di “carica”. Siamo partiti da cariche positive e negative spaziali, generate dai vettori che si irradiano sopra/sotto e a sinistra/destra. Con l’introduzione del tempo, cioè del prima/dopo sul piano di simmetria, abbiamo differenziato le armoniche dal punto di vista della carica. Si tratta di un meccanismo ad intreccio spazio/temporale. Esso può essere illustrato meglio se eliminiamo il piano spaziale, mantenendo il solo piano temporale. Possiamo farlo inserendo al posto del “sopra” la carica vettoriale “+” e al posto del “sotto” la carica vettoriale “-“. Osserviamo le due immagini in basso. Sono illustrate le due cariche armoniche; esse sono state ottenute utilizzando il solo piano temporale prima/dopo, che rimane invariato, mentre si invertono il sopra (+) e il sotto (-) spaziali (figura 14).
Figura 14. Diversa rappresentazione della carica armonica. Abbiamo eliminato la componente spaziale del piano spazio/temporale. In tal modo si evidenzia come il piano temporale, che non si modifica, determina la carica.
L’interazione tra elettroni è spazio/temporale. Due elettroni interagiscono spazialmente avvicinandosi o sovrapponendosi l’uno all’altro. Due elettroni interagiscono temporalmente sincronizzando le oscillazioni per salti quantistici. La sincronizzazione è un’interazione di “contemporaneità”. Due elettroni monolobati o pluri-lobati) quando si sincronizzano si possono trovare, per quanto concerne la carica armonica, in quattro stati contemporanei diversi: (+ +), (- -), (+ -), (- +); per quanto concerne lo spin, si possono trovare in quattro stati di rotazione magnetica diversi: (↑↑), (↓↓), (↑↓), (↓↑).
Ipotizziamo che anche il protone abbia una propria carica armonica e un proprio spin del tutto analoghi a quelli dell’elettrone. Ipotizziamo che anche tra protone ed elettrone vi sia un’interazione spazio/temporale e soffermiamoci sull’interazione temporale che avviene per sincronizzazione.
Supponiamo di inserire un piano di simmetria temporale di contemporaneità, tra la carica armonica del protone e la carica armonica dell’elettrone. Ipotizziamo, inoltre, che protone ed elettrone interagiscono sincronizzandosi con cariche opposte e mai con la stessa carica. Otteniamo due stati di interazione temporale possibili e due stati di interazione temporale impossibili (figura 15).
Figura 15. I due stati di interazione possibili e i due stati di interazione impossibili tra le cariche del protone e dell’elettrone. In ambedue gli stati d’interazione possibili, le cariche sono contrapposte. Ciò significa che elettrone e protone sono sincronizzati temporalmente in modo tale da interagire sempre con cariche contrapposte.
Elettrone bilobato
Osserviamo l’immagine in basso è illustrato l’elettrone bilobato (a due armoniche). Ciascun lobo ha una propria oscillazione armonica in allontanamento/avvicinamento al nucleo. Le due oscillazioni si susseguono. Nel lobo illustrato a sinistra, quando il punto energetico oscilla in avanti (allontanamento prima) genera i vettori materiali sotto (elettrico)/sinistra (nagnetico); quando oscilla indietro (avvicinamento dopo) genera i vettori materiali sopra (elettrico)/destra (magnetico). Nel lobo illustrato a destra, quando il punto energetico oscilla in avanti (allontanamento prima), genera i vettori materiali sotto (elettrico)/sinistra (nagnetico); quando oscilla indietro (avvicinamento dopo) genera i vettori materiali sotto (elettrico)/destra (magnetico) (figura 16).
Figura 16. Elettrone bilobato. Si caratterizza per la doppia oscillazione avanti/indietro del salto quantistico. Le due oscillazioni avanti/indietro generano due armoniche con la stessa carica. Ambedue oscillano dapprima sotto/destra, poi sopra/sinistra. Ricordiamo che l’oscillazione destra/sinistra concerne la carica magnetica ed è, quindi, una rotazione. Le due frecce blu ai lati mostrano l’oscillazione elettrica e la rotazione magnetica.
Anche in questa circostanza possiamo illustrare le due oscillazioni armoniche separando i tempi prima/dopo dell’una e dell’altra (figura 17)
Figura 17. Elettrone bilobato rappresentato con separazione delle oscillazioni elettriche e le rotazioni magnetiche. Le oscillazioni quantistiche si susseguono nel tempo.
Osserviamo le due immagini in basso. Sono illustrati due elettroni bi-lobati con spin inverso e con carica opposta. Le figure sono più semplici . I diversi tempi di oscillazione sono indicati con “t”. (figura 18)
Figura 18. Rappresentazione semplificata di due elettroni bilobati con carica opposta e spin inverso. Si tratta di due enantiomeri. Nel primo la rotazione dello spin è destrorsa/sinistrorsa; nel secondo la rotazione dello spin è sinistrorsa/destrorsa.
Le due cariche armoniche che compongono ciascun elettrone bilobato sono di uguale segno. Due elettroni bilobati identici hanno due cariche armoniche dello stesso segno ed hanno anche spin paralleli. Due elettroni bilobati enantiomeri hanno coppie di cariche armoniche di segno inverso e sono di spin antiparallelo.
Organizzazione del tempo in piani di simmetria
E’ interessante notare che se invertiamo il prima/dopo delle due oscillazioni per salti quantistici otteniamo elettroni identici per carica e spin. Osserviamo le due immagini in basso. Sono illustrate due coppie di elettroni. La coppia a sinistra è enantiomera rispetto alla coppia a destra. Nella coppia a destra ed in quella a sinistra ciascun elettrone si differenzia dall’altro per inversione temporale (figura 19).
Figura 19. Due coppie di elettroni con particolari caratteristiche. La coppia a sinistra è enantiometro rispetto alla coppia a destra. In ciascuna coppia, l’elettrone illustrato sopra è spazialmente identico all’elettrone disegnato sotto. Le frecce blu e rosse, infatti, vanno tutte nella stessa direzione. L’unica differenza è data dal piano temporale prima/dopo che è invertito
Abbiamo affermato che il tempo cresce in un’unica direzione. Ciò significa che un piano di simmetria di crescita temporale non inverte la direzione. Sappiamo, però, che il prima/dopo temporale può concernere le due direzioni contrapposte verso il futuro e verso il passato. Possiamo interpretare che l’inversione prima/dopo dei due enantiomeri concerni le due direzioni contrapposte → futuro/←passato. Secondo questa interpretazione, esiste un piano di simmetria temporale nel quale si inverte la direzione del tempo. Osserviamo l’immagine in basso. Il tempo è organizzato in due piani di simmetria. Il primo è spazio/temporale e concerne la crescita del tempo. Il secondo è solo temporale e concerne il passato e il futuro (figura 20).
Figura 20. Organizzazione del tempo in piani di simmetria. Il tempo, come crescita, ha un piano di simmetria spazio/temporale. In questo piano il tempo scorre in un’unica direzione. Un secondo piano temporale fraziona il tempo in passato e futuro. Questo piano fraziona lo scorrere del tempo in due direzioni di crescita. Una direzione di crescita è verso il passato; una direzione di crescita è verso il futuro.
Il tempo ha due piani di simmetria. Uno di essi è spazio/temporale e concerne il tempo come crescita; l’altro è solo temporale e concerne il tempo come direzione verso il futuro e verso il passato. Il piano di simmetria, relativo al tempo come crescita, non inverte la direzione, che è unica. Il piano di simmetria, relativo al tempo passato e futuro, inverte le due direzioni temporali.
Per comprendere meglio questi concetti, possiamo considerare che, quando pensiamo a aventi passati, noi andiamo indietro nel tempo. Quest’ultimo, però, continua a scorrere, cioè a crescere.
Particella/antiparticella
Poiché, invertendo le direzioni temporali, le oscillazioni e le rotazioni rimangono uguali, siamo in presenza di due coppie di enantiomeri temporali. La coppia di enantiomeri temporali corrispondono alla coppia particella/antiparticella, secondo l’interpretazione di Feynman dell’equazione di Dirac.
Nella prima coppia un enantiomero ha una rotazione sinistrorsa verso il futuro e l’altro enantiomero ha una rotazione sinistrorsa verso il passato. Nella seconda coppia un enantiomero ha una rotazione destrorsa verso il futuro e l’altro enantiomero ha una rotazione destrorsa verso il passato.
Chiralità spazio/temporale, temporale e spaziale
Osserviamo l’immagine in basso. Sono illustrati due enantiomeri molecolari. La chiralità è spaziale (figura 21).
Figura 21. Chiralità molecolare. Le due molecole chirali sono formate dagli stessi atomi con la stessa struttura centro/periferia. La differenza tra una molecola e l’altra dipende dalla disposizione degli atomi periferici.
E’ interessante notare che ciascuna delle due molecole non ha un piano di simmetria. Se ci soffermiamo sui concetti di spazio e di tempo legati alla chiralità e quindi agli enantiomeri, possiamo concludere quanto segue. In prima istanza, la chiralità è legata allo spazio/tempo. I primi due enantiomeri nascono con asse di simmetria spazio/temporale. In questa circostanza, il tempo è quello di crescita. Siamo in presenza di enantiomeri concernenti particelle elementari come l’elettrone. In seconda istanza, la chiralità dipende solo dal tempo. I due enantiomeri si originano con asse di simmetria temporale. Quest’asse separa il passato dal futuro. Siamo in presenza di particelle e antiparticelle. In ultima istanza, la chiralità dipende dalla disposizione nello spazio degli atomi periferici che formano le molecole. I due enantiomeri non hanno un piano di simmetria. Siamo in presenza di molecole.
Possiamo rappresentare i due enantiomeri dell’elettrone bi-lobato col colore delle armoniche e con l’asse di simmetria. Al colore bianco corrisponde la carica negativa; al colore azzurro corrisponde la carica positiva. Ciascun enantiomero può invertire carica e spin ruotando di 180 gradi lungo l’asse di simmetria, costituito dall’oscillazione quantistica (figura 22).
Figura 22. I due enantiomeri dell’elettrone bilobato. Questa rappresentazione è più semplice ed intuitiva. Si noti che ciascun enantiometro ha due armoniche con la stessa carica
Elettrone tetra-lobato
Osserviamo le immagini in basso. Sono rappresentati i due enantiomeri dell’elettrone tetra-lobato. Nella rappresentazione in alto sono evidenziati i tempi delle oscillazioni quantistiche con le frecce rosse che designano il sopra/sotto elettrico e la rotazione dello spin. Nella rappresentazione in basso sono raffigurate le armoniche con la loro carica e gli assi di simmetria (figura 23).
Figura 23. Doppia rappresentazione dei due enantiomeri dell’elettrone tetra-lobato. Nella prima, in alto, sono descritti i tempi di oscillazione e le rotazioni. Nella rappresentazione in basso i due enantiomeri sono illustrati con diverso colore delle cariche armoniche.
Legame ad intreccio con spin antiparallelo e carica armonica opposta
Due enantiomeri monolobati interagiscono intrecciandosi con la loro unica armonica. L’intreccio è generato dalla carica elettrica.
Soffermiamoci sull’intreccio con spin anti-parallelo e carica opposta di due enantiomeri monolobati dello stesso atomo. Supponiamo che le due armoniche (che formano i due enantiomeri), oscillino sopra/sotto. Le due armoniche si intrecciano quando nell’istante “t” la prima oscilla sopra e la seconda sotto e nell’istante “t1 la prima oscilla sotto e la seconda sopra. In tal modo l’intera area (sopra/sotto) è energizzata. Osserviamo l’immagine in basso. Oltre all’oscillazione elettrica è illustrata la rotazione magnetica (sinistrorsa e destrorsa) (figura 24)
Figura 24. Legame strutturale a intreccio tra due enantiomeri mono-lobati. Nelle due armoniche sono stati invertiti i colori. Un’armonica ha i vettori elettrici rossi e quelli magnetici neri; l’altra armonica ha i vettori elettrici neri e quelli magnetici rossi. I due elettroni hanno spin antiparallelo. La carica elettrica dei due enantiomeri è speculare.
L’intreccio tra due elettroni monolobati di carica opposta e spin antiparallelo , cioè tra due enantiomeri, può essere illustrato sovrapponendo le due sfere di diverso colore che rappresentano i due enantiomeri di carica positiva e negativa. La sovrapposizione è parziale a soli fini illustrativi (figura 25).
Figura 24. Legame strutturale ad intreccio tra due enantiomeri mono-lobati. Le due armoniche hanno colori diversi corrispondenti alle cariche.
L’intreccio può concernere anche due enantiomeri bilobati di carica e spin opposto e due enantiomeri tetralobati di carica e spin opposto. Osserviamo le due immagini in basso. A sinistra è raffigurato l’intreccio tra due enantiomeri bilobati; a destra è raffigurato l’intreccio tra due enantiomeri tetralobati. La sovrapposizione è parziale a solo scopo illustrativo (figura 25).
L’intreccio è un’interazione spazio/temporale. Per quanto concerne il tempo, l’interazione è di contemporaneità. Per quanto concerne lo spazio, l’interazione è di sovrapposizione. L’interazione spaziale è resa possibile dalla contrapposta direzione dei vettori elettrici e magnetici. I vettori, infatti, occupano aree spaziali diverse e per tale motivo possono coesistere nello stesso tempo.
Legame assiale di elettroni identici
Due elettroni identici, con la stessa carica e spin parallelo, si legano lungo gli assi di simmetria. Chiamiamo questo legame: legame assiale. Come esempio di legame assiale utilizziamo il legame tra i tre elettroni bilobati del secondo livello di energia atomico (livello 2p).
Osserviamo l’immagine in basso. Sono illustrati i primi due livelli fondamentali di energia dell’atomo. Il primo livello è sferico ed è raffigurato con un cerchio blu. Questo livello è generato da elettroni monolobati. Il secondo livello è ripartito in due sottolivelli: sferico e assiale. Il primo sottolivello, cioè quello sferico, è generato da elettroni monolobati Questo sottolivello è bianco. Il secondo sottolivello, cioè quello assiale è generato da tre elettroni bilobati. I tre elettroni a spin parallelo del secondo sottolivello “p” si dispongono in tre assi perpendicolari: x, y e z (figura 26).
Figura 26. Disposizione su tre assi perpendicolari degli elettroni a spin parallelo ed uguale carica nel secondo sottolivello “p” di energia dell’atomo. Notiamo che i tre elettroni si legano l’uno all’altro attraverso gli assi di simmetria. Il legame è di perpendicolarità. Con questa disposizione, le cariche armoniche dello stesso segno si trovano il più lontano possibile l’una dall’altra.
Il legame assiale è un’interazione spazio/temporale. Per quanto concerne il tempo, l’interazione è di contemporaneità. Per quanto concerne lo spazio, l’interazione è di contiguità. L’interazione spaziale dipende dalla direzione dei vettori elettrici e magnetici che è la stessa per ogni elettrone. I vettori, quindi, occupano aree spaziali diverse e contigue. Per tale motivo possono coesistere nello stesso tempo.