Nucleo atomico

Nucleoni: quarks e adroni

L'atomo è costituito da elettroni e nucloni: gli elettroni sono particelle elementari mentre i nucloni sono particelle composte costituite da quark.

L'interazione tra quark è descritta dalla teoria quantum chromodynamics.

Quarks

• I quark sono particelle elementari con un nuovo tipo di carica (color change). Ogni quark ha un colore che può essere: rosso, verde, blu.
• Le particelle costituite da quark sono stabili solo se il colore è neutro (bianco). Per questo i quark non sono stabili da soli ma solo in gruppi chiamati adroni, che possono essere costituiti o da 2 quark (mesoni) o da 3 quark (barioni).
• I nucleoni sono barioni.

L'interazione fra nucloni è di tipo forte ed è descritta dalla teoria di “scambio di mesoni”.

Antologia

Gli atomi sono tenuti insieme mediante scambio di elettroni che generano interazioni di tipo elettrostatico con il nucleo attraverso fotoni. Il nucleo è tenuto insieme tramite scambio di mesoni che generano interazioni forti tra loro attraverso gluoni.

• 1861 – Mendeleev ha ordinato gli elementi secondo numero quantico.
• 1961 – Gell-Mann e Neeman hanno ordinato gli adroni secondo la composizione.

Particelle elementari

Struttura del nucleo

• I nucleoni sono costituiti da 3 quark legati con gluoni.
• Lo spazio vuoto del nucleone è vuoto quantico costituito da 3 coppie quark-antiquark.
• I nucleoni sono costituiti da quark-up e quark-down con carica +(2/3) e -(1/3) rispettivamente.
• In particolare, i protoni sono costituiti da 2 quark-up e 1 quark-down, mentre i neutroni sono costituiti da 1 quark-up e 2 quark-down.

La forza elettromagnetica lega tra loro le molecole costituenti la materia. La forza elettromagnetica lega fra loro gli atomi costituenti le molecole attraverso scambi di elettroni. La forza elettromagnetica lega gli elettroni e il nucleo costituente l'atomo. La forza forte lega i nucloni costituenti il nucleo attraverso scambi di mesoni. La forza forte lega i quark costituenti il nucleo.

Il quark è realmente una particella elementare o è una particella composita?

Modelli nucleari

• Potenziale medio: Modello che giustifica dati sperimentali.
• Goccia di liquido: Dati sperimentali da giustificare. Modello che giustifica i dati sperimentali.
• Gusci concentrici: Dati sperimentali da giustificare. Modello che giustifica i dati sperimentali.

Decadimenti nucleari

• Decadimento alfa: Emissione di una particella composta da 2 protoni e 2 neutroni.
• Decadimento beta meno: Neutrone decade in una coppia protone-elettrone, il protone resta nel nucleo atomico mentre altre due particelle vengono emesse.