Concetti Chiave
- La libertà asintotica è la proprietà che costringe i quark a rimanere confinati all'interno degli adroni, scoperta nel 1973 da Gross, Wilczek e Politzer.
- Il modello di quark e antiquark, rappresentato come unità agli estremi di una corda elastica, spiega il comportamento dei mesoni e la difficoltà di separare i quark.
- La separazione di un quark da un mesone comporta la creazione di nuovi adroni, impedendo l'osservazione del quark come particella libera.
- Nonostante sia difficile osservare i quark, il confinamento è accettato grazie a un quadro teorico solido e coerente.
- L'esperimento BaBar, nel 2008, ha confermato la scoperta del mesone eta-b, previsto dalla QCD ma non ancora osservato prima.
Interazione tra particelle e quark
E' come se le particelle fossero collegate l'una all'altra da una corda elastica: quando la distanza aumenta, l'interazione diventa più intensa.
La proprietà che obbliga i quark a rimanere confinati all'interno degli adroni, detta libertà asintotica, è stata messa in evidenza nel 1973, nell'ambito della QCD, da David J. Gross, Frank Wilczek e H. David Politzer, premiati con il Nobel nel 2004.
Comportamento dei mesoni
Immaginiamo che le due unità che compongono un mesone, un generico quark che indichiamo con q e un generico antiquark q, siano fissate agli estremi di una corda (FIG. 111. Per descrivere il comportamento di questo sistema dobbiamo ammettere che la corda possa spezzarsi solo se il mesone riceve una quantità di energia almeno pari a quella necessaria a creare un'altra coppia quark-antiquark: mentre la nuova unità q nata nell'interazione si accoppia con il vecchio quark q, la seconda unità q si lega all'originario antiquark q. Pur essendo dunque possibile separare un quark dalla particella madre, esso non è mai osservato come un corpuscolo libero, perché l'operazione si traduce nella creazione di nuovi adroni.
Convinzioni dei fisici sui quark
La maggior parte dei fisici che si occupano di particelle è ormai convinta che il confinamento dei quark debba essere accettato. certo è che, se questi personaggi sono destinati a rimanere sempre inaccessibili, è difficile credere alla loro esistenza anche se ormai legittimata da un solido e coerente quadro teorico.
Intanto dal fronte degli esperimenti continuano ad aggiungere conferme alla teoria. Nel luglio 2008 la collaborazione internazionale dell'esperimento BaBar, presso lo Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), in California, ha individuato il mesone («eta-b'), combinazione a spin nullo del quark b e dell'antiquark b, che era previsto dalla QCD, ma ancora mancante.
Domande da interrogazione
- Qual è la proprietà che obbliga i quark a rimanere confinati all'interno degli adroni?
- Come si comportano i mesoni quando ricevono energia sufficiente?
- Qual è la convinzione prevalente tra i fisici riguardo al confinamento dei quark?
La proprietà è chiamata libertà asintotica, evidenziata nel 1973 da David J. Gross, Frank Wilczek e H. David Politzer, che hanno ricevuto il Nobel nel 2004.
Quando un mesone riceve energia sufficiente, la corda che lega il quark e l'antiquark può spezzarsi, creando una nuova coppia quark-antiquark, ma i quark non sono mai osservati come particelle libere.
La maggior parte dei fisici accetta il confinamento dei quark, anche se la loro esistenza è difficile da credere, è supportata da un quadro teorico solido e coerente e confermata da esperimenti come quello del mesone eta-b.
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