Unificazione e Particelle

Unificazione

Glasgow Salam e Weinberg vinsero il Nobel per la fisica nel 1979 per la creazione dell'interazione elettro-debole, in cui elettromagnetismo ed interazione debole sono aspetti di una unica interazione. Primo passo verso l'unificazione del modello. Recentemente si è aggiunta anche l'interazione forte, dando così un modello con solo due interazione base: gravità ed elettronucleare. Resta da integrare la gravità con questa elettronucleare, che per il momento risulta ancora molto misteriosa. Personalmente ritengo che la gravità abbia un'origine geometrica, ovvero che sia una caratteristica dovuta ad una particolare struttura dello spazio, dove dovete immaginare uno spazio non solo costituito dalle note tre dimensioni più il tempo, ma qualcosa di più complesso, multidimensionale e con dimensioni non necessariamente di tipo strettamente geometrico. Questi problemi restano ancora insoluti e rappresentano le prossime sfide per la ricerca scientifica.

Lo zoo delle particelle

Con l'avvento di strumenti di misura sempre più raffinati e la costruzione di macchine per esplorare sempre più in dettaglio la materia, ecco che man mano le nostre conoscenze si sono popolate di un gran numero di particelle. Molte sono state ipotizzate da teorie e poi ritrovate negli esperimenti. In maniera molto semplificata possiamo raccoglierle in alcune categorie. Ricordate che secondo il modello standard gli elementi costitutivi di queste particelle sono comunque i quark ed i leptoni, mentre i mediatori sono quelli elencati ella descrizione delle interazioni.

Carica elettrica

Innanzi tutto dobbiamo distinguerle seconda del tipo di interazione che avviene: ecco così che abbiamo particelle elettricamente cariche e particelle neutre. Ad esempio gli elettroni del'atomo hanno carica negativa, mentre i protoni del nucleo hanno carica positiva; i neutroni invece, sempre nel nucleo hanno carica neutra. Va detto che il segno della carica è arbitrario, serve solo per distinguere la "qualità" elettrica della particella.

Materia ed antimateria

Le particelle note costituiscono quello che chiamiamo normalmente materia. Poiché sappiamo che la particelle hanno uno stato quantico descrittivo delle loro caratteristiche, cambiando il segno ad alcuni parametri otteniamo delle particelle con caratteristiche anti-qualcosa. Per esempio se prendiamo un elettrone, con i suoi valori quantici, e gli cambiamo il seno alla carica elettrica, da segno meno passiamo al segno più, otteniamo un anti-elettrone, noto meglio come positrone. Viene detta antimateria perché in natura non si trovano particelle con queste caratteristiche, e la spiegazione è che venendo a contatto con la materi ordinaria si distruggono, tecnicamente si "annichilano". Per alcuni esperimento vengono prodotte queste anti-particelle, la cui vita rimane confinata all'esperimento stesso. È un argomento che ha sempre affascinato, e la cosa straordinaria è proprio che in alcuni esperimento di produce questa anti-materia.

Adroni

Gli adroni, dal greco adros che significa forte, sono le particelle che "sentono" l'interazione forte. Fanno parte degli adroni i barioni ed i mesoni. I barioni sono fermioni mentre i mesoni sono bosoni. Adesso sapete che vuol dire. Esempi di barioni sono i protoni ed i neutroni del nucleo dell'atomo, mentre come mesoni possiamo citare il mesone π ed il mesone K.

Leptoni

Sono le particelle che sentono l'interazione debole. Ci sono sei leptoni, dei quali tre hanno carica elettrica e tre no. Il leptone carico più conosciuto è l'elettrone (e). Gli altri due leptoni carichi sono il muone (μ) e il tau (), che sono fondamentalmente elettroni con molta più massa. I leptoni carichi sono tutti negativi.
Gli altri tre leptoni, come si vede nella figura sopra, sono i neutrini (). Non hanno carica elettrica, hanno una massa piccolissima o forse non ne hanno proprio. C'è un tipo di neutrino che corrisponde ad ogni tipo di leptone con carica elettrica, come potete vedere. Molti esperimenti sono stati fatti e sono in corso per studiare questi neutrini, dalle cui caratteristiche conseguono importanti conseguenze, anche cosmologiche, ovvero relative alla natura ed all'evoluzione del nostro universo. Nella galleria del Gran Sasso c'è un laboratorio di ricerca per lo studio di queste particelle. Ancora oggi non ne sappiamo molto. Tenete presente che un neutrino può passare attraverso il nostro pianeta senza interagire con niente, potete dedurre quindi come sia complesso cercare di studiarli. Ad ognuno di questi leptoni, come prevede il Modello Standard, corrisponde un'anti-particella, un leptone di anti-materia.