Sulla strada della fisica moderna Si ha bisogno di un po' di fortuna e di un grandissimo acceleratore - un anello di parecchi Km di diametero, che consuma tanta elettricità quanto una città di medie dimensioni. I differenti tipi di quark finora conosciuti sono sei, di carica positiva o negativa : Raggi cosmici Oggi, le particelle subatomiche si scoprono con gli accelaratori. Ma prima, si usava la Natura. Per scoprire l'origine extraterrestre dei raggi cosmici Victor F. Hess nel 1912 salì su un pallone aerostatico con un elettroscopio a foglie a misurare la quantità di particelle cariche presenti. Dimostrò come questa aumentava con laltitudine e che quindi la radiazione non proveniva dalla terra ma dallo spazio esterno (da qui il nome raggi cosmici, dato nel 1925 da R. A. Millikan) Nel 1936 Hess ricevette il premio Nobel per la sua scoperta. I raggi cosmici sono principalmente protoni - di un 1 GeV di energia - con piccole percentuali di altre particelle subatomiche. Ma oggi, gli acceleratori non bastano più: si torna a raggi cosmici e-e p e-e- 0 p 1, 2. La prima coppia – up e down - è da-pertutto, essendo questi componenti di nuclei atomici (es: protoni e neutroni) A schematic of top-quark pair production t W+W+ W-W- antiproton beamproton beam 4. Il quark charm, che completa la seconda generazione fu oggetto di una doppia caccia: a Brookhaven un picco stretto fu osservato a 3.1 GeV per la produzione di coppie elettrone- positrone in collisioni p+Be; vice-versa, a Stanford – un picco per la produzione di adroni in annichilazione di coppie elettrone - positrone. I due rapporti furono presentati con un giorno di distanza, il mesone cc porta il nome doppio J/Ψ ed il premio Nobel fu dato a entrambi gruppi. Simulazione a computer della collisione protone-antiprotone. Le tracce mostrano i percorsi dei diversi tipi di particelle create durante la collisione. Special credits to FermiLab for permission to use internet material - Marjorie Bardeen Sono necessarie macchine sempre più grandi per trovare dei quark piccoli. Così, se non si hanno abbastanza soldi, o non si crede nei quark, li si può sempre trovare al panificio di Trento, Italia. n p n p Raggi cosmici n n n n n p p p p - 6. L'ultimo, top è così pesante (175 GeV) che diventa un genitore per generazioni di altre particelle chiamtae jets; its mass was predicted correctly by the theory and was measured with the best accuracy in the whole quark zoo. 5. La terza generazione era stata predetta teoricamente da by M. Kobayashi e T. Masakawa nel IL quark bottom chiamato anche beauty è stato osservato nel 1977 nel FermiLab durante la produzione di muoni da protoni riflettenti su Cu o Pt, as a faint bump (Y - Upsilon meson bb ) at 9.5 GeV mass. Scoperta del barione incantato Nel grafico a sinistra è mostrato la dinamica dell'esperimento nella camera a bolle di 7 piedi m a Brookhaven che ha portato alla scoperta del barione incantato (una particella formata da tre quark). Un neutrino entra nella figura dal sotto (linea tratteggiata) e collide con un protone nel liquido della camera. La collisione produce cinque particelle cariche - un muone negativo, tre pioni positivi e un pione negativo - lambda neutro. Il pione lambda produce una caratteristica 'V' quando decade in un protone e in un pi-minus Il quark leggero della seconda generazione,strange è un costituente di particelle più pesanti del protone e del neutrone ed è stato osservato nella radiazione cosmica negli anni '40. Può essere catturato da un nucleo, prima di morire. Questa traccia nellemulsione fotografica testimonia il decadimento di un ipenucleone. M. Danysz and J. Pniewski, J. Phil. Mag. 44 (1953), 348 J.-E. Augustin et al., Phys. Rev. Lett. 33, 1406–1408 (1974)J.J. Aubert et al.Phys. Rev. Lett. 33, 1404–1406 (1974) 4/3