Le Particelle elementari dell’atomo formano l’Universo intero. Ma di che si tratta? Le particelle elementari sono oggetti puntiformi dicevano i vecchi. No! Una particella è una eccitazione di un campo, dicono i giovani. Forse entrambi hanno ragione.
Lo zeptospazio è il microcosmo delle dimensioni di miliardi di miliardesimi di millimetro.
Le particelle elementari sono indivisibili.
Le particelle, a seconda dello spin, appartengono a due famiglie: Bosoni (intero) e Fermioni (frazionario).
Cos’è il Bosone ?
Il Bosone dà massa a tutte le altre particelle, il bosone spiega la massa della materia. Ha spin intero, e obbedisce alla statistica di Bose-Einstein, ma non obbedisce al principio di esclusione di Pauli.
Un bosone particolare è il fotone. Il fotone è la particella della luce.
Cos’è il Fermione ?
Il Fermione ha massa: tutta la massa in natura è fatta da fermioni. Ha spin semintero (1/2, 3/2, 5/2…), segue la statistica di Fermi-Dirac e il teorema spin-statistica, obbedisce al principio di esclusione di Pauli.
Fermioni e Bosoni si assomigliano tanto che si respingono con forza. Questo concetto porta al principio di esclusione, la forza più forte della natura.
Esistono 2 tipi di fermioni: Quark e Leptoni.
Cos’è il Quark ?
I Quark sono i mattoni della materia, sono le particelle elementari di cui la materia è fatta.
La massa dei Quark è molto piccola. Un Quark misura 10 alla meno 19 metri.
I quark come gli elettroni e i neutrini hanno spin 1/2.
Esistono due tipi di Quark: il quark up e il quark down (antiquark), ad ogni quark corrisponde un antiquark con carica elettrica opposta, che così danno luogo all’antiprotone e all’antineutrone.
La carica elettrica dei quark è frazionaria: il quark up è +2/3, il quark down è -1/3.
Il Quark up ha carica elettrica positiva di +2⁄3 e (particella elementare assimilabile all’elettrone).
Il Quark down ha carica elettrica negativa di -1⁄3 e (particella elementare assimilabile all’elettrone).
II quark e antiquark sono legati fra loro dalla interazione nucleare forte per formare protoni e neutroni.
Non esistono quark liberi, ma solo legati.
Cos’è il Gluone ?
Gluone in inglese vuol dire colla, infatti incollano uniscono fra loro i quark. I Gluoni sono i mediatori della forza forte.
Cos’è l’Adrone ?
Quando 2 o 3 quark si uniscono fra loro abbiamo gli Adroni. Ci sono due tipi di Adroni, i mesoni e i barioni.
Cos’è il Mesone ?
I Mesoni sono adroni formati da 2 quark.
I due quark del Mesone hanno l’uno una carica elettrica, e l’altro ce l’ha opposta, si dicono perciò quark e antiquark.
Il Mesone è formato dunque da un quark e da un antiquark uniti da una forza forte (gluone).
Esistono poi due tipi di Mesone: il pione e il kaone.
Il pione agisce all’interno del nucleo fra i protoni e i neutroni.
Cos’è il Neutrino ?
I neutrini sono delle particelle elementari stabili, legati ai nuclei da forze nucleari deboli, che interagiscono pochissimo con la materia: possono attraversare l’Universo, quindi qualunque corpo materiale, rimanendo indisturbati. La massa del neutrino estremamente piccola, tanto che non è stata ancora misurata. Come dice il nome, i neutrini non hanno carica elettrica. I neutrini colpendo l’acqua liberano gli elettroni, trasmettendo tutta la loro energia. 60 miliardi di neutrini solari bombardano la Terra per centimetro quadrato ogni secondo, e nessuno se ne accorge.
Cos’è il Barione ?
I Barioni sono adroni formati da 3 quark. Si chiamano Barioni perché pesanti. Un barione misura 10 alla meno 15 metri.
Esistono due tipi di Barioni: i protoni e i neutroni.
Protoni e neutroni costituiscono il nucleo degli atomi e sono nell’Universo la maggior parte della massa della materia visibile.
E poi ?
Poi abbiamo il nucleo atomico e la nuvola di elettroni.
Carica elettrica
Il neutrone non ha carica, mentre il protone come l’elettrone ha carica elettrica.