La teoria quantistica dei campi
La teoria quantistica dei campi suppone che i campi siano trasportati da quanti. Invece di affermare che la prima particella stabilisce un campo diremo che essa emette dei quanti di quel tipo di campo e che la seconda particella li assorbe.
Ma come una particella (es. un protone) emette un’altra particella con massa non nulla e rimane ancora un protone? Violerebbe la legge di conservazione dell’energia. Ma noi conosciamo la legge di conservazione dell’energia con un certo fattore d’incertezza per il principio d’indeterminazione: ∆t ∆E > h.
Più grande è l’apparente violazione dell’energia ∆E, più breve è il tempo per cui può avere luogo. Ogni particella emette una particella forza, questa emissione avviene indispensabilmente dal successivo riassorbimento ed accade continuamente. Ogni particella materia è una sorgente incessante di particelle-forza che sono poi riassorbite in un tempo brevissimo determinato dal principio d’indeterminazione, inoltre il raggio d’influenza di ogni particella-forza è inversamente proporzionale all’energia.
Soltanto se una particella si trova a passare al momento giusto entro questo raggio d’influenza potrà assorbire la particella-forza e mutare direzione.
Se invece la particella-forza non trova una particella da cui essere assorbita, verrà riassorbita dalla particella materia che l’ha emessa e l’energia dell’elettrone tornerà ad essere quella iniziale senza duratura violazione della conservazione dell’energia.
Una particella-materia non è sempre identica a se stessa per il solo fatto di essere soggetta ad alcune delle 4 forze fondamentali, essa emette e riassorbe le particelle forza corrispondenti.
| Forza | Raggio d’azione | Bosone portatore | Massa a riposo | Spin | Carica elettrica | Agisce su | Il suo ruolo |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Forte | fino a 1 fm | Gluone | 1 | 0 | 1 | 0 | Lega i quark all’interno degli adroni |
| Debole | < 1 fm | Bosone intermedio o Debolone | Tra 81 e 92 Gev | 10 | 1 | +1 o -1 | Regola il decadimento radioattivo |
| Elettromagnetica | ∞ | Fotone | 0 | 1 | 0 | Quark, Elettroni | Lega gli elettroni al nucleo |
| Gravitazionale | ∞ | Gravitone | 0 | 2 | 0 | Quark, Elettroni, Neutrini | Lega i pianeti al sole d alle galassie. Determina il peso degli oggetti |
La teoria quantistica dei campi
La teoria quantistica dei campi suppone che i campi quantizzati.
Invece di affermare che la prima particella stabilisce un campo diremo che essa emette dei quanti di quel tipo di campo e che la seconda particella li assorbe.
Ma come una particella (es. un protone) emette un’altra particella con massa non nulla e rimane ancora un protone? Violerebbe la legge di conservazione dell’energia. Ma noi conosciamo la legge di conservazione dell’energia con un certo fattore d’incertezza per il principio d’indeterminazione:<br> ∆t ∆E > h
Più grande è l’apparente violazione dell’energia ∆E più breve è il tempo per cui può avere luogo. Ogni particella può emettere una particella "mediatrice della forza", e questa emissione avviene indispensabilmente dal successivo riassorbimento. Il raggio d’influenza di ogni interazione è inversamente proporzionale alla massa della particella mediatrice della forza.
Se la particella-forza non trova una particella da cui essere assorbita, verrà riassorbita dalla particella materia che l’ha emessa e l’energia dell’elettrone tornerà ad essere quella iniziale senza duratura violazione della conservazione dell’energia.
Il fotone è la particella mediatrice dell'interazione elettromagnetica.
Poiché il fotone ha massa nulla, il range dell’interazione elettromagnetico è infinito.
Fu dato il premio Nobel 1973 a Glashow, Salam e Weinberg che teorizzarono l’unificazione della forza elettromagnetica con l’interazione debole, mediata dai bosoni W e Z; 1984 premio Nobel a Carlo Rubbia che conferma l’esistenza di queste particelle nell’esperimento LEP al CERN.
Si parla di Modello Standard per indicare il quadro teorico che descrive le interazioni elettrodeboli e le interazioni nucleari forti.
Agli inizi del ‘900 tutta la materia conosciuta poteva essere descritta mediante 4 particelle elementari: elettrone, protone, neutrone e fotone. A partire dagli anni ’30 questo panorama cominciò a mutare con la rivelazione di numerose altre particelle provenienti dallo spazio o emesse in particolari decadimenti radioattivi (muoni, pioni, neutrini e molte altre).
Facendo urtare particelle ad alta energia per studiarne i frammenti ci troviamo a prima vista di fronte ad una situazione molto complessa, con nuove particelle diverse prodotte. Ma ad un esame più approfondito possiamo riportarle ad un numero limitato di gruppi, con proprietà simili. Attraverso questa classificazione arriviamo a conoscere le chiavi della struttura più profonda della materia su un numero di particelle fondamentali e di informazioni possibili.
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