Concetti Chiave
- Newton demonstrated that a single law could explain gravity's effects on Earth, the moon's orbit, and planetary motion.
- Einstein's general relativity expanded Newtonian mechanics, while Maxwell's synthesis led to quantum electrodynamics.
- The electroweak theory unifies electromagnetic and weak nuclear interactions; integrating the strong force is plausible, but gravity remains elusive.
- High-energy particle collisions have revealed hundreds of short-lived particles, beyond stable ones like protons and electrons.
- The discovery of W and Z bosons, key to the Standard Model, was confirmed in 1983 at CERN using the Super Proton Synchrotron.
La prima sintesi si deve a Newton: egli dimostrò che un'unica legge era sufficiente a descrivere la forza che ci trattiene sulla Terra, che fa cadere la pioggia, che costringe la Luna a orbitare intorno alla Terra e i pianeti a girare intorno al sole. Analogamente Mameli riunì in un complesso unificato i fenomeni elettrici e quelli magnetici.
Nel XX secolo la meccanica newtoniana è diventata parte di una teoria più ampia, la relatività generale di Einstein. Inoltre, la sintesi maxwelliana ha fornito il punto di partenza per lo sviluppo della teoria relativistica dei campi elettromagnetici quantizzati, l'elettrodinamica quantistica.
Successivamente è nata la teoria elettrodebole, che considera come un tutt'uno l'interazione elettromagnetica e l'interazione nucleare debole.
Esistono attualmente buone ragioni per coinvolgere in questa unione anche la forza forte. Più lontana è la possibilità di riuscire infine a includere, in una "teoria del tutto" la forza gravitazionale.
Fin dalla metà del XX secolo, lo sviluppo degli acceleratori ha permesso di osservare collisioni fra particelle a valori energetici sempre più alti. L'accesso a un'energia maggiore, che per l'equivalenza relativistica fra massa ed energia può essere convertita in particelle materiali di massa più grande, ha rivelato l'esistenza di diverse centinaia di particelle di breve vita media, in aggiunta all'esiguo insieme di particelle stabili, come il protone e l'elettrone, che costituiscono l'universo conosciuto. Fra le particelle instabili, una posizione di particolare rilievo nell'edificio teorico del Modello Standard è occupata dai bosoni W+, W- e Z0, mediatori dell'interazione elettrodebole. La scoperta di queste particelle, teorizzate intorno al 1968 da Glashow, Weinberg e Salame ha dovuto attendere la costruzione di un acceleratore (il Super protosincrotrone del CERN, oggi usato come iniettore per LHC) sufficientemente potente da produrle. Nel maggio 1983 la registrazione mostrata nella foto, effettuata dal rivelatore dell'esperimento denominato UAI e diretto da Carlo Rubbia, segnalò la produzione del bosone Z0. Pochi mesi prima nel corso dello stesso esperimento erano state osservate le tracce che rivelavano l'esistenza delle due particelle W.
Domande da interrogazione
- Qual è stata la scoperta fondamentale di Newton riguardo le forze naturali?
- Qual è il contributo della sintesi maxwelliana alla fisica moderna?
- Quali particelle instabili sono state scoperte grazie agli acceleratori e quale ruolo hanno nel Modello Standard?
Newton dimostrò che un'unica legge era sufficiente a descrivere la forza che ci trattiene sulla Terra, che fa cadere la pioggia, che costringe la Luna a orbitare intorno alla Terra e i pianeti a girare intorno al sole.
La sintesi maxwelliana ha fornito il punto di partenza per lo sviluppo della teoria relativistica dei campi elettromagnetici quantizzati, nota come elettrodinamica quantistica.
I bosoni W+, W- e Z0, mediatori dell'interazione elettrodebole, sono particelle instabili scoperte grazie agli acceleratori e occupano una posizione di rilievo nel Modello Standard.
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