Concetti Chiave
- Le particelle subatomiche, come i mesoni e i barioni, possono decadere in altre particelle, con vite medie che variano notevolmente a seconda della forza che causa il decadimento.
- La vita media delle particelle decadute dalla forza debole è tipicamente dell'ordine di 10^-10 s, mentre il neutrone libero può avere una vita media di circa 10^3 s.
- Le particelle che decadono a causa della forza elettromagnetica hanno vite medie comprese tra 10^-19 s e 10^-16 s, mentre quelle legate alla forza forte sono di circa 10^-23 s.
- Le vite medie più lunghe sono misurate attraverso rivelatori visualizzanti che tracciano le distanze percorse, mentre quelle più brevi si calcolano utilizzando il principio di indeterminazione di Heisenberg.
- La vita media di una particella è il tempo medio tra la sua produzione e il decadimento in altre particelle di massa minore, misurato idealmente da un orologio legato alla particella stessa.
Qual è la produzione e il decadimento delle particelle?
Per effetto dell'interazione di un mesone T- con un protone, sono stati prodotti un barione A0 e un mesone K0, successivamente decaduti, il primo, in un protone e in un e, il secondo, in una coppia composta da un T- e un Le particelle sono per la maggior parte instabili. In senso statistico la durata della loro esistenza, e quella delle corrispondenti antiparticelle, è misurata dalla vita media.
Le particelle che decadono per azione della forza debole hanno una vita media che, per molte, è dell'ordine di 10-10s, ma che può essere anche notevolmente più lunga, come quella del neutrone libero, il cui ordine di grandezza è di 103 s. La vita media delle particelle che invece decadono a causa della forza elettromagnetica può variare da 10-19 s a 10-16 s e quella delle particelle il cui decadimento è dovuto alla forza forte è dell'ordine di 10-23 s, all'incirca corrispondente al tempo che impiega la luce a percorrere una distanza uguale al diametro di un nucleo.
Misurazione delle vite medie
Le vite medie più lunghe sono valutate, con l'uso di rivelatori visualizzanti, dalla misura delle distanze percorse in volo dalle particelle. Quelle più brevi, inferiori a 10 10 s, si ricavano invece dal principio di indeterminazione di Heisenberg, dopo aver determinato l'energia delle particelle tramite lo studio dei prodotti di decadimento.
Si definisce vita media di una particella l'intervallo di tempo medio, idealmente misurato da un orologio che viaggi con la particella stessa, fra la sua produzione e il suo decadimento spontaneo in altre particelle di massa minore.
Domande da interrogazione
- Qual è il processo di produzione e decadimento delle particelle?
- Come si misura la vita media delle particelle?
- Qual è la differenza nella vita media delle particelle a seconda della forza che causa il loro decadimento?
Le particelle, come i barioni e i mesoni, vengono prodotte attraverso interazioni tra particelle, come nel caso di un mesone T- con un protone. Queste particelle sono per lo più instabili e la loro esistenza è misurata dalla vita media, che varia a seconda della forza che causa il loro decadimento.
Le vite medie più lunghe si misurano tramite rivelatori visualizzanti, osservando le distanze percorse dalle particelle. Per le vite medie più brevi, inferiori a 10^-10 s, si utilizza il principio di indeterminazione di Heisenberg, analizzando l'energia delle particelle dai prodotti di decadimento.
Le particelle che decadono per forza debole hanno una vita media di circa 10^-10 s, mentre quelle che decadono per forza elettromagnetica variano da 10^-19 s a 10^-16 s. Le particelle che decadono per forza forte hanno una vita media di circa 10^-23 s, corrispondente al tempo che la luce impiega a percorrere il diametro di un nucleo.
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