Particella (fisica)
In fisica, in particolare in fisica delle particelle, una particella è il costituente microscopico della materia. Le particelle non sono distinguibili ad occhio nudo e vengono spesso studiate come oggetti puntiformi.
Le particelle si suddividono in particelle elementari e non-elementari: le prime, descritte dal modello standard, sono i costituenti indivisibili della materia, le seconde sono aggregati delle prime.
Un'altra classificazione delle particelle avviene a partire dallo spin, che permette di distinguere due classi di particelle:
- bosoni: particelle con spin intero.
- Fermioni: particelle con spin semi-intero.
I fermioni obbediscono al principio di esclusione di Pauli, il quale afferma che due fermioni identici non possono occupare simultaneamente lo stesso stato quantico, e seguono la statistica di Fermi-Dirac. I bosoni invece sono liberi di affollare lo stesso stato quantico e seguono la statistica di Bose-Einstein.
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Particelle non-elementari [modifica]
Le particelle non elementari che compongono tutta la materia nota in natura sono:
- Adroni, particelle soggette all'interazione forte che si ritiene siano composte di quark, antiquark e gluoni. Ne esistono di due tipi:[1]
- Barioni, fermioni. Appartengono a questa categoria:
- Nucleoni, i barioni costituenti della materia ordinaria, composti da tre quark appartenenti alla prima generazione. Essi sono:
- Protone, composto da due quark up e un quark down.
- Neutrone, composto da due quark down e un quark up.
- Iperoni, tutte le altre combinazioni di tre quark o tre antiquark.
- Barioni esotici, numero barionico ±1 ma composti da più di tre quark/antiquark.
- Pentaquark, composti da cinque quark.
- Nucleoni, i barioni costituenti della materia ordinaria, composti da tre quark appartenenti alla prima generazione. Essi sono:
- Mesoni, bosoni composti da un quark e da un antiquark avente carica di colore opposta. Appartengono a questa categoria:
- Mesoni q-antiq, composti da un quark e un antiquark.
- Mesoni non q-antiq o esotici.
- Tetraquark, composti da quattro quark.
- Barioni, fermioni. Appartengono a questa categoria:
Particelle elementari [modifica]
Le particelle elementari si distinguono a partire dallo spin:
- Fermioni, divisi in due classi più le rispettive antiparticelle.
-
- Leptoni, fermioni soggetti all'interazione debole suddivise in tre famiglie, ad ognuna delle quali è associato un particolare neutrino. Essi sono:
-
Nome Carica elettrica Massa (GeV) Elettrone –1 0,000511 Neutrino elettronico 0 ~0 Muone –1 0,1056 Neutrino muonico 0 ~0 Tauone –1 1,777 Neutrino Tau 0 ~0
-
- Quark, fermioni soggetti all'interazione forte e all'interazione elettrodebole. Essi sono:
-
Nome Carica Massa stimata (MeV) Quark up (u) +2/3 da 1,5 a 4 1 Quark down (d) -1/3 da 4 a 8 1 Quark strange / Sideways (s) -1/3 da 80 a 130 Quark charm / Centre (c) +2/3 da 1.150 a 1.350 Quark bottom / Beauty (b) -1/3 da 4.100 a 4.400 Quark top / Truth (t) +2/3 174.300 ± 5.100
-
- Antileptoni (Stessa suddivisione dei leptoni)
- Antiquark (Stessa suddivisione dei quark)
- Bosoni, aventi spin intero, alcuni dei quali mediatori responsabili delle interazioni fondamentali. Essi sono:
-
Nome Simbolo Antiparticella Carica Spin Massa (GeV/c2) Interazioni Forza mediata Fotone γ se stesso 0 1 0 nucleare debole e gravitazionale forza elettromagnetica Bosone W W± W± ±1 1 80.4 nucleare debole, elettromagnetica e gravitazionale forza nucleare debole Bosone Z Z0 se stesso 0 1 91.2 nucleare debole e gravitazionale forza nucleare debole Gluone g se stesso 0 1 0 nucleare forte e gravitazionale forza nucleare forte Bosone di Higgs H0 se stesso? 0 0 ~125.5[2][3] elettrodebole e gravitazionale - Gravitone G se stesso 0 2 0 gravitazionale forza gravitazionale
Teorie supersimmetriche [modifica]
Secondo alcune teorie, dette supersimmetriche, per ogni particella elencata sopra esiste un partner supersimmetrico. In particolare per un fermione il partner supersimmetico è un bosone e viceversa. Esempi di queste particelle sono il fotino, il neutralino, il gravitino, oppure il selettrone, lo smuone, lo sneutrino e via dicendo. Tuttavia tali particelle sono solo speculazioni teoriche ed attualmente per esse non esistono riscontri sperimentali.
Note [modifica]
- ^ Nell'elenco che segue vengono indicati solo i quark di valenza, che nella teoria del modello standard caratterizzano lo stato fondamentale di un barione. Ad esempio, in base alla energia totale posseduta da un barione, questa si può manifestare con la presenza, nella sua struttura interne, di coppie di quark-antiquark della stessa famiglia e anche di gluoni. Tutto questo però non altera le caratteristiche del barione quale ad esempio carica elettrica o numero barionico o carica di colore.
- ^ ATLAS experiment presents latest Higgs search status, CERN, 13 dicembre 2011. URL consultato in data 13 dicembre 2011.
- ^ CMS search for the Standard Model Higgs Boson in LHC data from 2010 and 2011, CERN, 13 dicembre 2011. URL consultato in data 13 dicembre 2011.
Bibliografia [modifica]
- (EN) G. t'Hooft. In Search of the Ultimate Building Blocks. Cambridge University Press, 2001. ISBN 978-0521578837
- (EN) W. Noel Cottingham e Derek A. Greenwood. An Introduction to the Standard Model of Particle Physics. Londra, Cambridge University Press, 1999. ISBN 978-0521588324
- (EN) F. Mandl e G. Shaw. Quantum Field Theory. ISBN 0471941867
- (EN) Y. Hayato et al.. Search for Proton Decay through p → νK+ in a Large Water Cherenkov Detector. Physical Review Letters 83, 1529 (1999).
- R. Oerter. La teoria del quasi tutto. Il Modello Standard, il trionfo non celebrato della fisica moderna. 2006
- (EN) C. Amsler, et al.. Review of Particle Physics.
Voci correlate [modifica]
Collegamenti esterni [modifica]
- (EN) Tutti i dati dettagliati delle particelle
- ScienzaPerTutti: dove la fisica può essere semplice e divertente!
- Il Modello Standard: dove tutto è "particelle elementari"
- (EN) Particle Data Group
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