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Le particelle

Cultura
LE PARTICELLE
L'elenco delle particelle che sono state identificate, denominate e studiate con l'uso combinato di processi verificatisi in raggi cosmici ed in acceleratori di particelle fa salire il numero totale delle particelle a varie decine. Dall'esame di queste particelle si e' visto che esse sono stabili oppure si disintegrano spontaneamente (cioe' decadono) con una vita media caratteristica. Per qualche tempo (intorno agli anni 1970) i fisici hanno chiamato risonanze quelle particelle che decadono in tempi inferiori a 10-23s (decadimento forte). Il termine e' andato in disuso con la progressiva accettazione del modello standard. In base allo spin, le particelle si distinguono tra:
 Bosoni le particelle con spin intero
 Fermioni quelle con spin semintero.
I fermioni obbediscono al principio di esclusione di Pauli: due fermioni identici non possono occupare simultaneamente lo stesso stato quantico. I bosoni, che seguono la Statistica di Bose-Einstein, sono invece liberi di affollare lo stesso stato quantico.
Gli adroni, che sono le particelle soggette all'interazione forte si distinguono in:
a) Barioni, fermioni (spin semi-intero) con numero barionico ±1 e appartengono a questa categoria
b) Nucleoni, che sono i barioni costituenti della materia ordinaria, composti da tre quark:
Protone, composto da due quark up e un quark down, neutrone, composto da due quark down e un quark up.
c) Iperoni, tutte le altre combinazioni di tre quark o tre antiquark
d) Barioni esotici, numero barionico ±1 ma composti da piu' di tre quark/antiquark, pentaquark, composti da cinque quark
b) I Mesoni, bosoni (spin intero) con numero barionico 0, e appartengono a questa categoria:
I  Mesoni q-antiq, composti da un quark e un antiquark
   Mesoni non q-antiq o esotici.
I bosoni, in base al fatto che sia soggetti all'interazione forte oppure no si distinguono in:
1) Mesoni le particelle con spin intero soggetti all'interazione forte;
2) Bosoni di gauge (o bosoni vettori intermedi) le particelle con spin intero non soggetti all'interazione  forte. In fisica delle particelle, i bosoni di gauge sono particelle elementari che hanno il compito di trasportare le forze fondamentali della Natura. In particolare, le particelle elementari, le cui interazioni sono descritte dalla teoria di gauge, esercitano forze su ogni altra particella mediante lo scambio di bosoni di gauge, ed essi sono:
I fotoni (vedi campo elettromagnetico)
I gravitoni (vedi campo gravitazionale)
I bosoni W e Z (vedi campo nucleare debole)
I gluoni (vedi campo cromodinamico)

La Cromodinamica Quantistica (QCD) e' una teoria fisica che descrive una delle forze fondamentali: l'interazione forte. E' stata proposta per la prima volta nei primi anni settanta da Frank Wilczek e David Gross. Usa la teoria quantistica di campo per descrivere l'interazione tra quark e gluoni. Il nome deriva per analogia con la QED, Quantum ElectroDynamics (elettrodinamica quantistica).
I quark
Secondo il Modello Standard la materia e' costituita da particelle dette fermioni che interagiscono fra loro grazie alle interazioni fondamentali mediate da altre particelle elementari dette bosoni. I fermioni sono raggruppati in tre famiglie: la prima, composta dai quark e dai leptoni di massa minore, contiene il quark up e down, l'elettrone, il suo neutrino, e le proprie antiparticelle. I quark up e down si combinano tra loro in gruppi di tre quark per formare i barioni che comprendono i protoni e neutroni, e in gruppi di due per formare i mesoni. Il protone e' formato da due quark UP e un DOWN con carica totale di +1. Un neutrone, invece, e' formato da due quark DOWN e un quark UP, che danno carica totale pari a zero. I barioni insieme ai mesoni sono classificati nella famiglia degli adroni. Si ritiene che i quark non esistano da soli ma solo in gruppi di due o tre (e, piu' recentemente, cinque); tutte le ricerche di quark singoli, fin dal 1977 hanno avuto esito negativo. Le altre varieta' di quark possono essere prodotte solo negli acceleratori di particelle, e decadono rapidamente in quark UP e DOWN e nei cosiddetti quark CENTER, se la carica di energia raggiunge +2/3 e resta costante.
Le particelle della materia
I gluoni
In fisica i gluoni sono le particelle elementari responsabili della forza nucleare forte. Essi tengono uniti assieme i quark, per formare protoni e neutroni; la loro carica elettrica e' zero, il loro spin e' 1, generalmente si assume che abbiano massa zero. I gluoni sono responsabili della stabilita' del nucleo atomico.
Una loro combinazione si chiama glueball, palla di colla, gioco di parole con gluone, colla e palla.
La struttura delle altre particelle
Gli adroni (i mesoni e i barioni), ovvero le particelle soggette all`interazione forte, sono composti secondo il Modello Standard da:
a) mesoni: coppie quark-antiquark;
b) barioni: terne di quark.
I bosoni presenti nel Modello standard sono:
I fotoni, che mediano l'interazione elettromagnetica.
I bosoni W e Z, che mediano la forza nucleare debole.
I gluoni, in otto tipi diversi, che mediano la forza nucleare forte. Sei tipi di gluoni sono etichettati come coppie di colori e anti-colori (per esempio un gluone puo' portare rosso e anti-blu), mentre gli altri due sono una combinazione lineare di colore e anticolore, che formano le tre coppie rosso-antirosso, blu-antiblu e verde-antiverde.
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