Interazione forte
L'interazione forte, chiamata anche forza nucleare forte, è una delle quattro interazioni fondamentali, prevista dal Modello standard e trattata con la cromodinamica quantistica (QCD).
L'interazione nucleare forte può essere osservata in due aree: in scala più grande per tenere assieme protoni e neutroni a formare il nucleo dell'atomo mentre, in scala più piccola, è anche la forza che tiene assieme quark e gluoni a formare i protoni, i neutroni ed altre particelle.
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[modifica] Etimologia
La forza forte fu così definita perché è la più forte tra le quattro forze fondamentali della natura. Il suo valore è circa 100 volte quello della forza elettromagnetica, circa 105 maggiore della forza debole e 1039 volte quello della gravità.
[modifica] Proprietà
L'interazione forte avviene tra i quark ed è mediata dai gluoni. Essa rende possibile l'esistenza del nucleo atomico.
Considerato il nucleo di un atomo qualsiasi, esso sarà composto da un numero di protoni pari al numero atomico e da un numero di neutroni pari al numero di massa meno il numero di protoni. Essendo i protoni carichi positivamente (carica: + |-e|, con e carica elettrica negativa dell'elettrone), se sono presenti, in uno stesso nucleo, due o più protoni, questi tenderanno a respingersi per azione della forza elettromagnetica repulsiva che si instaura tra corpi elettricamente carichi con carica elettrica dello stesso segno. Un nucleo in cui agisse solo la forza elettromagnetica sarebbe destinato ad essere distrutto da queste forze repulsive. L'azione di allontanamento operata dai neutroni, elettricamente neutri, è comunque limitata.
Occorre quindi introdurre un nuovo meccanismo per spiegare questo effetto. Il fatto che il nucleo continui ad esistere fu imputato all'azione attrattiva operata da una forza detta forza nucleare forte, che è il residuo dell'interazione forte che si esercita tra i quark per formare i protoni e neutroni. I gluoni svolgono un'azione "collante" (da cui il loro nome: glue=colla) tra i quark che compongono i nucleoni. Ogni quark possiede infatti una carica di colore, (che non ha nessuna relazione con il tradizionale concetto di colore)[1] che cambia continuamente trasferendo gluoni ad altri quark. Tale condivisione di gluoni genera un campo attrattivo che si oppone alle forze elettrodinamiche repulsive. La forza nucleare forte fu originariamente ipotizzata da Ettore Majorana.
Le interazioni fra particelle subnucleari sono trattate in base alla teoria quantistica dei campi e avvengono come interazioni fra campi tramite lo scambio di quanti, particelle di massa nulla.
L'interazione elettromagnetica è radicalmente diversa dall'interazione forte. Entrambe avvengono con particelle di massa nulla. L'interazione elettromagnetica avviene tramite lo scambio quantico di fotoni, che non hanno carica elettrica. L'interazione forte avviene mediante lo scambio quantico di gluoni, che hanno una carica, di natura diversa da quella elettrica. La carica forte è detta colore, per esprimere un'altra caratteristica fondamentale delle interazioni forti: i quark non si manifestano mai isolati, più si cerca di staccarli più il campo di forze si oppone fino a crearne di nuovi. Come i colori reali, se presi insieme danno il "non colore" bianco, così le particelle non manifestano mai una carica di colore totale.
[modifica] Note
- ^ R.P. Feynman, QED: The Strange Theory of Light and Matter, Princeton University Press, 1985, pp. 136. ISBN 0-691-08388-6
- «I fisici, incapaci di proporre altre belle parole greche, chiamarono questo tipo di polarizzazione con l'infelice nome di "colore", che non ha niente a che vedere con il colore nel senso normale del termine.».
[modifica] Bibliografia
- J.R. Christman. MISN-0-280: The Strong Interaction in Project PHYSNET. 2001
- D.J. Griffiths, Introduction to Elementary Particles, John Wiley & Sons, 1987. ISBN 0-471-60386-4
- F. Halzen, A.D. Martin, Quarks and Leptons: An Introductory Course in Modern Particle Physics, John Wiley & Sons, 1984. ISBN 0-471-88741-2
- G.L. Kane, Modern Elementary Particle Physics, Perseus Books, 1987. ISBN 0-201-11749-5
- R. Morris, The Last Sorcerers: The Path from Alchemy to the Periodic Table, Joseph Henry Press, 2003. ISBN 0-309-50593-3
