24b - LA FISICA DELLE PARTICELLE

Le particelle che come i leptoni ed i quark hanno il numero di spin semintero, cioè pari ad (1/2), sono dette FERMIONI.
Al contrario, le particelle che hanno spin intero, ad esempio 0, 1, ecc., sono dette BOSONI.
I fotoni, i gluoni, le particelle W e Z, sono dei bosoni.
I bosoni hanno una notevole importanza nella fisica delle particelle poiché rappresentano i quanti dei vari campi fisici e trasmettono gli effetti delle rispettive forze.
Il fotone, la particella che compone la luce, trasmette la forza elettromagnetica, è il quanto del campo elettromagnetico.
Il gluone trasmette la forza forte, è il quanto del campo forte.
Le particelle W e Z trasmettono la forza debole, sono i quanti del campo debole.
Il gravitone, la cui esistenza è invece ancora da dimostrare, trasmetterebbe la forza di gravità.
Immaginando l’esistente come una costruzione di mattoni e cemento possiamo identificare i fermioni con i mattoni ed i bosoni con il cemento o collante.

24a – LA FISICA DELLE PARTICELLE

Voler giungere all’origine dell’universo vuol dire tuffarsi all’indietro nel tempo fino a giungere ai costituenti elementari della materia cioè a quelle particelle indivisibili ed assolute che sono prive di un’ulteriore sottostruttura.
La conoscenza raggiunta dall’uomo a tale proposito riconosce dodici particelle elementari. Sei di esse sono dette leptoni e le altre sei sono dette quark. I vari tipi di leptoni e di quark sono detti anche sapori.
I sei sapori identificati per i LEPTONI sono: elettrone, muone, particella tau ed i rispettivi neutrini vale a dire neutrino elettronico, neutrino muonico e neutrino tau. L’elettrone, il muone e la particella tau sono dotati di carica elettrica (-1), mentre i tre neutrini non hanno carica.
I sei sapori identificati per i QUARK sono: su, giù, incanto, strano, basso, alto e sono indicati con le rispettive lettere u, d, c, s, b, t, che sono le iniziali dei rispettivi termini inglesi up, down, charme, strange, bottom, top. Tutti e sei i quark sono dotati di carica elettrica e tale carica è una frazione esatta di quella dell’elettrone, precisamente i quark d, s, b hanno carica (-1/3) mentre i quark u, c, t hanno carica (+2/3).
Leptoni e quark sono accomunati dall’avere lo stesso spin, il momento angolare intrinseco di rotazione intorno al proprio asse, pari a (1/2) in quanto possono ruotare in una sola delle due direzioni possibili, destrorsa o sinistrorsa.
La differenza sostanziale tra leptoni e quark è che i primi non sono soggetti alla cosiddetta forza forte mentre i secondi lo sono. Ciò comporta che mentre i leptoni sussistono come particelle a sé stanti, libere, indipendenti, i quark invece sono necessariamente combinati fra loro per costituire una sovrastruttura detta adrone.
I quark possiedono una particolare proprietà detta carica di colore, distinta dalla carica elettrica, in base alla quale si legano. Per poter costituire un adrone, i quark devono avere una carica di colore complessiva nulla. Pertanto i quark possono combinarsi solo in due modi e quindi esistono solo due tipi di adroni, quelli costituiti da tre quark, detti barioni, e quelli costituiti da un quark ed un antiquark, detti mesoni.
Il protone ed il neutrone sono ad esempio dei barioni.