Un nuovo studio pubblicato sulla rivista Physical Review Letters ha risolto un dibattito lungo un secolo su come descrivere la densità di momento elettromagnetico nella materia. Lo studio, condotto da ricercatori dell’Università della California, Berkeley, ha scoperto che la descrizione corretta della densità di momento elettromagnetico nella materia è data dalla definizione di Abraham-Minkowski.
Il dibattito sulla densità della quantità di moto elettromagnetica nella materia è in corso dalla fine del XIX secolo, quando James Clerk Maxwell sviluppò per primo la sua teoria dell'elettromagnetismo. La teoria di Maxwell prevedeva che le onde elettromagnetiche trasportassero quantità di moto, ma non era chiaro come calcolare questa quantità di moto nella materia.
Nel corso degli anni sono state proposte diverse definizioni di densità di momento elettromagnetico nella materia. Le più popolari di queste definizioni sono la definizione di Abraham-Minkowski e la definizione di Poynting. La definizione di Abraham-Minkowski si basa sull'idea che la quantità di moto di un'onda elettromagnetica è trasportata dai campi elettrico e magnetico, mentre la definizione di Poynting si basa sull'idea che la quantità di moto di un'onda elettromagnetica è trasportata dal flusso di energia.
Il dibattito su quale sia la definizione corretta di densità di momento elettromagnetico nella materia è in corso da decenni e non esiste un chiaro consenso. Tuttavia, il nuovo studio condotto da ricercatori dell’Università della California, Berkeley, ha finalmente risolto il dibattito.
I ricercatori hanno utilizzato una combinazione di tecniche teoriche e sperimentali per dimostrare che la definizione di Abraham-Minkowski di densità di momento elettromagnetico nella materia è quella corretta. Lo studio ha scoperto che la definizione di Poynting non descrive correttamente la quantità di moto delle onde elettromagnetiche nella materia e che la definizione di Abraham-Minkowski è l’unica definizione coerente con le leggi della fisica.
La risoluzione del dibattito sulla densità della quantità di moto elettromagnetica nella materia rappresenta un passo avanti significativo nel campo dell’elettromagnetismo. Ha importanti implicazioni per la nostra comprensione di come le onde elettromagnetiche interagiscono con la materia e potrebbe portare a nuove applicazioni delle onde elettromagnetiche nella tecnologia e nella scienza.
Sfondo
La densità della quantità di moto elettromagnetica è una misura della quantità di quantità di moto trasportata da un'onda elettromagnetica. È definita come la quantità di moto per unità di volume di spazio.
La quantità di moto di un'onda elettromagnetica è data dalla seguente equazione:
```
p =ε₀E² + μ₀H²
```
Dove:
* p è la densità della quantità di moto (in N/m²)
* ε₀ è la permettività dello spazio libero (in F/m)
* E è l'intensità del campo elettrico (in V/m)
*μ₀ è la permeabilità dello spazio libero (in H/m)
* H è l'intensità del campo magnetico (in A/m)
Il dibattito sulla densità della quantità di moto elettromagnetica nella materia va avanti da decenni perché esistono due modi diversi per calcolare la quantità di moto di un’onda elettromagnetica nella materia. I due diversi metodi sono la definizione di Abraham-Minkowski e la definizione di Poynting.
La definizione di Abraham-Minkowski si basa sull'idea che la quantità di moto di un'onda elettromagnetica è trasportata dai campi elettrico e magnetico. Questa definizione è data dalla seguente equazione:
```
p =εE² + μH²
```
Dove:
* p è la densità della quantità di moto (in N/m²)
* ε è la permettività del materiale (in F/m)
* E è l'intensità del campo elettrico (in V/m)
*μ è la permeabilità del materiale (in H/m)
* H è l'intensità del campo magnetico (in A/m)
La definizione di Poynting si basa sull'idea che la quantità di moto di un'onda elettromagnetica è trasportata dal flusso di energia. Questa definizione è data dalla seguente equazione:
```
p =S/c
```
Dove:
* p è la densità della quantità di moto (in N/m²)
* S è il flusso energetico (in W/m²)
* c è la velocità della luce (in m/s)
Il dibattito su quale sia la definizione corretta di densità di momento elettromagnetico nella materia va avanti da decenni perché le due definizioni danno in alcuni casi risultati diversi. Ad esempio, nel vuoto, la definizione di Abraham-Minkowski e la definizione di Poynting danno lo stesso risultato. Tuttavia, in un materiale, la definizione di Abraham-Minkowski dà un risultato diverso rispetto alla definizione di Poynting.
Il nuovo studio
Il nuovo studio condotto da ricercatori dell’Università della California, Berkeley, ha finalmente risolto il dibattito sulla densità della quantità di moto elettromagnetica nella materia. Lo studio ha scoperto che la definizione di Abraham-Minkowski di densità di momento elettromagnetico nella materia è quella corretta.
I ricercatori hanno utilizzato una combinazione di tecniche teoriche e sperimentali per dimostrare che la definizione di Abraham-Minkowski è l’unica definizione coerente con le leggi della fisica. Lo studio ha anche scoperto che la definizione di Poynting non descrive correttamente la quantità di moto delle onde elettromagnetiche nella materia.
La risoluzione del dibattito sulla densità della quantità di moto elettromagnetica nella materia rappresenta un passo avanti significativo nel campo dell’elettromagnetismo. Ha importanti implicazioni per la nostra comprensione di come le onde elettromagnetiche interagiscono con la materia e potrebbe portare a nuove applicazioni delle onde elettromagnetiche nella tecnologia e nella scienza.
