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1 Le forze della fisica ? Le forze della fisica ? Le forze della fisica ? Le forze della fisica ? Le forze della fisica ? Le forze della fisica ? Le forze della fisica ? Le forze della fisica ? Le forze della fisica ? Le forze della fisica ? Le forze della fis

2 In fisica, le forze fondamentali sono 4. Quattro tipologie diverse. GRAVITAZIONALE è comune a tutta la materia, tutti i corpi materiali si attirano reciprocamente. ELETTROMAGNETICA è prodotta dalle cariche elettriche, è sia attrattiva che repulsiva. NUCLEARE DEBOLE agisce all'interno dei nuclei atomici, è responsabile della radioattività. NUCLEARE FORTE agisce all'interno dei nuclei atomici, tiene assieme protoni e neutroni.

3 In fisica, le forze fondamentali sono 4. Quattro tipologie diverse. NUCLEARE DEBOLE agisce all'interno dei nuclei atomici, è responsabile della radioattività. La forza nucleare debole è l'unica forza che agisce su le coppie di particelle elementari. Ha raggio d'azione breve ed è 100.000 volte più debole della forza forte. Questa forza non è in grado di tenere unite delle particelle e, data la sua debolezza, permette al neutrone di scindersi in un protone,elettrone e neutrino(decadimento beta).neutroneprotoneelettroneneutrino

4 In fisica, le forze fondamentali sono 4. Quattro tipologie diverse. NUCLEARE FORTE agisce all'interno dei nuclei atomici, tiene assieme protoni e neutroni. La forza forte fu così definita perché è la maggiore tra le quattro forze fondamentali della natura. Viene detta anche forza cromatica perché le cariche che la generano si comportano in modo analogo ai colori primari (ci si riferisce perciò alla carica forte come "colore" in senso lato, senza che questo abbia nessuna relazione con i colori comunemente intesi). Il suo valore è circa 100 volte quello della forza elettromagnetica, circa 10 5 maggiore della forza debole e 10 39 volte quello della gravità.forze fondamentaliforza elettromagneticaforza debolegravità

5 A caccia della quinta forza nelle viscere della Terra Una ricerca mira a rivelare un'ipotetica quinta forza fondamentale della natura dovuta all'interazione a lunga distanza tra gli spin delle particelle. L'apparato sperimentale con cui verificare questa forza sconosciuta è il nostro pianeta, in particolare i minerali ferrosi che abbondano nel mantello terrestre. Se confermata, questa interazione permetterebbe di studiare punti del mantello inaccessibili con le tecniche attuali. La viscere della Terra potrebbero diventare un apparato sperimentale naturale per rivelare gli effetti di un'ipotetica "quinta forza". Se venisse confermata, quest'ultima potrebbe per converso fornire un nuovo metodo con cui studiare in dettaglio la composizione degli strati più profondi del nostro pianeta. Sono le due conclusioni speculari di un articolo firmato dai ricercatori dell’Amherst College e dell’Università del Texas a Austin sulla rivista “Science”.sulla rivista “Science”

6 Come si può leggere in un qualsiasi testo di fisica, in natura ci sono quattro forze fondamentali: gravitazionale, elettromagnetica, nucleare forte e nucleare debole. La quinta forza, un’ipotesi formulata da una parte della comunità dei fisici, legherebbe gli spin delle particelle a lunga distanza. Molte estensioni del modello standard prevedono infatti l’esistenza di nuove particelle, che verrebbero scambiate in modo virtuale tra fermioni, cioè tra particelle caratterizzate da valori di spin multipli dispari di 1/2. Tutto questo determinerebbe l’esistenza di interazioni spin-spin molto diverse da quelle che emergono nel contesto dell’elettromagnetismo e che risulterebbero dallo scambio di un bosone vettore (una particella cioè dello stesso tipo di quelle che mediano le forze fondamentali conosciute). Un'altra possibilità contemplata dagli autori è che l'interazione spin-spin sia mediata da una particella ancora più esotica chiamata unparticle, di massa nulla.

7 Rappresentazione artistica dello schema sperimentale: lo spin degli elettroni posti all'interno del mantello terrestre dovrebbe interagire, in linea teorica, con lo spin delle particelle sulla superficie (Marc Airhart (University of Texas at Austin) and Steve Jacobsen (Northwestern University)).

8 Il fatto che l'interazione sia a lunga distanza, consentirebbe in linea di principio di collegare la materia che si trova sulla superficie terrestre con quella a migliaia di chilometri di profondità, cioè nel mantello, lo spesso strato che separa la crosta terrestre dal nucleo ferroso del nostro pianeta. Secondo gli autori dello studio, proprio l’interazione tra particelle lontane fornirebbe informazioni preziose su una parte del nostro pianeta che risulta inaccessibile con i metodi tradizionali. In base al modello geologico attuale, il mantello è costituito in gran parte da minerali del ferro. Gli atomi in questi minerali e le particelle da cui sono composti gli atomi stessi sono immersi nel campo magnetico terrestre e quindi i loro spin hanno una specifica orientazione.

9 I ricercatori coordinati da Larry Hunter, professore di fisica dell’Amherst College, hanno realizzato innanzitutto un modello al computer per mappare i valori attesi delle densità e delle direzioni degli elettroni dei minerali delle viscere della Terra, che hanno chiamato geolettroni. Questi dati sono stati combinati con alcuni risultati ottenuti dal laboratorio di Jung-Fu "Afu" Lin, professore associato della Jackson School of Geosciences dell'Università del Texas e coautore dello studio, che riguardano gli spin elettronici in minerali sottoposti a condizioni di alta temperatura e pressione, paragonabili a quelle presenti all’interno della Terra. L’obiettivo era verificare se gli spin di elettroni, neutroni e protoni in vari laboratori della Terra potessero avere differenti energie in funzione della direzione in cui sono orientati rispetto al campo geomagnetico. Il confronto ha per ora fornito un limite superiore alla presenza dell'interazione spin-spin tra due elettroni, la cui intensità è risultata inferiore a circa un millesimo di quella della forza gravitazionale. “Sappiamo per esempio che un magnete ha un’energia più bassa quando è orientato parallelamente al campo geomagnetico: è il principio di funzionamento della bussola”, ha sottolineato Hunter. “Nei nostri esperimenti riusciamo a eliminare questa interazione magnetica e a verificare se esiste qualche ‘altra’ interazione che possa essere interpretata come un’interazione a lunga distanza tra gli spin del nostro apparato e gli spin degli elettroni che si trovano all’interno della Terra, allineati con il campo magnetico terrestre. È questa l’interazione spin-spin a distanza che cerchiamo”.

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