QUARK E L’UNIFICAZIONE DELLE FORZE

Acceleratore di particelle Sono dispositivi lineari o circolari che accelerano le particelle subatomiche stabili fino alla velocità della luce (300000 Km/s circa)

Ernest Lawrence fu l’inventore del primo CICLOTRONE, dispositivo che consente l’accelerazione dei protoni mantenendoli su un’orbita a spirale da un campo magnetico. Nei SINCROTRONI le particelle percorrono un’orbita circolare perché il campo magnetico dei molti magneti, che piegano la traiettoria delle particelle, aumenta in sincronismo con l’aumento dell’energia causato da un campo elettrico che oscilla in una serie di cavità attraversate a ogni giro dalle particelle. I PROTROSINCROTONI sono sincrotroni che accelerano i protoni. Esempio di ciclotrone Primo protrosincrotone

Collisori di particelle Dispositivi che scagliano in senso opposto particelle elettricamente cariche causandone urti di intensità maggiore di quanto avvenga in natura dai quali si ottengono nuove particelle.

Particelle e Antiparticelle Ogni particella possiede in natura una corrispettiva antiparticella di massa e proprietà fisiche identiche ma di carica elettrica opposta. Quando una particella e la sua antiparticella si scontrano si annichilano, ovvero scompaiono liberando energia.

E= mc²

Viceversa, quando si ha una scomparsa di energia si creano una particella e la sua corrispettiva antiparticella.

Mediatore La forza tra particelle è mediata da un tipo particolare di particella-forza che funge da mediatore.

I QUARK

Bombardando la materia con elettroni di energia sempre più elevata si è potuto ottenere quanti di energia sempre più piccoli. Protoni e neutroni sono fatti ciascuno di tre quark legati insieme da una forza intensa detta forza-forte. Gli elettroni, tuttavia, non presentano una struttura complessa, quindi insieme ai quark, costituiscono le particelle materia fondamentali.

Neutroni, protoni e nuclei sono particelle composte costituite da quark e dette collettivamente ADRONI.

INTERAZIONE FORTE DEI QUARK Un protone è fatto di tre quark principali: due quark up e un quark down. Ogni quark up ha cariche uguali a 2/3 e (carica elettrica elementare), mentre ogni quark down ha carica -1/3 e. Un neutrone è costituito da un quark up e da due quark down.

Un neutrone è costituito da un quark down e da due quark up.

Ciascun antiprotone e antineutrone e fatto di tre antiquark Ciascun antiprotone e antineutrone e fatto di tre antiquark. I quark e gli antiquark agiscono tra di loro scambiandosi particelle virtuali chiamate gluoni; i gluoni sono i mediatori della forza forte.

Esistono bosoni deboli carichi W±. Mediatori dell’interazione debole dei quark; si ottengono attraverso la trasformazione di quark up in un quark down. Spesso chiamati astenoni. Esistono bosoni deboli carichi W±.

Tre famiglie di particelle-materia

LE QUATTRO FORZE FONDAMENTALI I quark sono soggetti a forze forti, elettromagnetiche e deboli, tuttavia risentono anche della forza di gravità. Di conseguenza deve esistere una particella mediatrice della forza gravitazionale: il GRAVITONE.

A cura di: Rolla Elisa Volpe Pasini Volpe Gianpaolo Morandi Francesco Mingrino Nicholas Ferrari Elena