Fisica
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Concetto di isotropia in fisica
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Concetto di isotropia in fisica
- In meccanica quantistica o fisica delle particelle: quando una particella senza spin (o anche una particella non polarizzata con spin) decade, la distribuzione del decadimento risultante deve essere isotropica nel sistema di riposo della particella in decadimento (indipendentemente). Ciò deriva dall’invarianza rotazionale dell’Hamiltoniana, che a sua volta è garantita per un potenziale sfericamente simmetrico. Nella relatività speciale il sistema di riposo di una particella è il sistema di coordinate (sistema di riferimento) in cui la particella è a riposo. La teoria cinetica dei gas è un esempio di isotropia. Si presume che le molecole si muovano in direzioni casuali e, di conseguenza, c’è la stessa probabilità che una molecola si muova in qualsiasi direzione. Quindi, quando ci sono molte molecole nel gas, con alta probabilità ci saranno numeri molto simili che si muovono in una direzione come qualsiasi altra, dimostrando un’isotropia approssimativa.
- Dinamica dei fluidi: il flusso di un fluido è isotropo se non vi è alcuna preferenza direzionale (ad esempio in caso turbolenza 3D completamente sviluppata). Un esempio di anisotropia, invece, si manifesta nei flussi di fluidi che presentano una densità di fondo, poiché la gravità agisce in una sola direzione. La superficie apparente che separa due fluidi isotropi differenti sarebbe indicata come isotropo.
- Dilatazione termica: si dice che un solido è isotropo se la sua espansione a seguito di una somministrazione di calore, è uguale in tutte le direzioni.
- Elettromagnetismo: un mezzo isotropo è tale che la permettività magnetica e la permeabilità magnetica sono uniformi in tutte le direzioni.
- Ottica: isotropia ottica significa avere le stesse proprietà ottiche in tutte le direzioni. La riflettanza o trasmittanza viene mediata per campioni microeterogenei se si desidera calcolare la riflettanza o la trasmittanza macroscopica. Questo può essere verificato semplicemente esaminando, ad esempio, un materiale policristallino al microscopio polarizzatore con i polarizzatori incrociati: se i cristalliti sono più grandi del limite di risoluzione, saranno visibili. Altrimenti, per campioni micro-omogenei (domini inferiori al limite di risoluzione), è il tensore dielettrico che viene ridotto a uno scalare.
- Cosmologia: la teoria del Big Bang dell’evoluzione dell’universo osservabile presume che lo spazio sia isotropo. Presume inoltre che lo spazio sia omogeneo. Questi due presupposti insieme sono noti come il principio cosmologico. A partire dal 2006, le osservazioni suggeriscono che, su scale di distanza molto più grandi delle galassie, gli ammassi di galassie sono caratteristiche “grandi”, ma piccole rispetto ai cosiddetti scenari multiverso. Qui omogeneo significa che l’universo è lo stesso ovunque (nessuna posizione preferita) e isotropo implica che non esiste una direzione preferita.
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