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Notiziario di informazione a cura dell'Accademia dei Georgofili

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27 aprile 2016

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Interazione della luce con gli elettroni nella fotosintesi clorofilliana

di Andrea Bennici

Sull’evento primario della fotosintesi, cioè l’innesco della transizione elettronica indotto dalla luce si possono fare alcune considerazioni relativamente a questo fenomeno dal punto di vista della meccanica quantistica, come suggerito da alcuni fisici. Infatti, non si può escludere che la cosiddetta “fase luminosa” della fotosintesi rappresenti la conseguenza di un effetto meccanico, più che energetico, indotto dai fotoni o quanti di luce quando interagiscono con gli elettroni nei pigmenti fotosintetici. Come è ben noto i fotoni (Ps) determinano la rimozione di due elettroni dalle molecole di acqua (fotolisi dell’acqua) i quali innescano tutti quei processi fotochimici e biochimici necessari alla costruzione delle molecole organiche (zuccheri e altri) indispensabili alla vita della pianta. Si può ipotizzare che la liberazione di questi elettroni possa essere attribuita ad un effetto “massa” dei fotoni i quali, a prescindere dal loro dualismo ondulatorio-particellare (Principio della Complementarietà di Bohr), comune a tutte le radiazioni elettromagnetiche (EMWs), si comportano nella fotosintesi come corpuscoli. Sebbene essi come ordine di grandezza siano molto più piccoli degli elettroni, poichè in un raggio di luce visibile viaggiano 100.000 bilioni di Ps  al secondo, cioè 1014 quanti, questa enorme quantità di fotoni potrebbe produrre a livello elettronico, un fenomeno d’urto di tipo meccanico piuttosto che una azione soltanto energetica. A questo punto sorge un problema: i fotoni sono normalmente considerati privi di massa (zero massa, zero carica elettrica). Senza entrare nei particolari, se si considerano le radiazioni elettromagnetiche sotto l’aspetto di particelle ciascuna di esse ha una energia pari ad un “quantum” (h = costante di Planck) e più in generale E = hv, il che vale anche per i fotoni. Ora, sulla base della deviazione della luce indotta dalla forza gravitazionale (GF), secondo Einstein e altri, se i fotoni non avessero alcuna massa non dovrebbero essere sensibili ad essa. Quindi, si può ipotizzare che i fotoni abbiano una massa anche se estremamente piccola, tendente a 0, la quale si accoppia alla loro energia che diventerebbe “energia cinetica”, ma solo nel momento dell’interazione con gli elettroni in cui agiscono come corpuscoli e non onde (secondo Feynman i fotoni si comportano sempre come particelle), esercitando su di essi un vero e proprio “urto”. A conferma di ciò è necessario ricordare la famosa equazione di Einstein E = mc2, cioè a ogni forma di energia deve corrispondere una massa per cui ogni fotone avendo m = h/c2 presenterebbe una massa che pur essendo infinitesimale, sarebbe comunque diversa da zero (Energia Punto Zero). D’altra parte altre prove a sostegno di questa ipotesi sono riportate quali a) l’effetto fotoelettrico, b) l’effetto Compton, c) l’effetto Raman, d) l’esistenza di un momento fotonico (p = m?). In conclusione, la luce eserciterebbe una pressione o “pressione fotonica” quando nella fotosintesi collide con gli elettroni, pressione che pur essendo piccolissima, avrebbe la capacità di indurne lo spostamento. Ovviamente, ai fisici la risposta.

Light interaction with electrons in the chlorophyllous photosynyhesis
Analysing a lot of physics phenomena it seems that sometimes the photon (P) , rather than a particle made merely by energy (electromagnetic wave), behaves like a particle incorporating a certain mass, though infinitesimal, but not always insignificant or effect less. This behaviour is particularly evident when the photons push away the electrons in the photoelectric effect where the phenomenon seems due more a mechanic action, that is a mass effect of the Ps, namely a “push effect”, and not only an “energetic effect”. On this and other examples, we cannot exclude that the chlorophyllous photosynthesis represents a consequence of a mechanic effect induced by light during “water photolysis”. Thus, on this case a mechanic phenomenon occurs, produced by the probably great quantity of light quanta contained in the solar light, rather than a phenomenon induced only by the energy of the photons.


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