Concetti Chiave
- Le particelle interagiscono tra loro come se fossero collegate da una corda elastica, con interazioni che aumentano all'aumentare della distanza.
- La libertà asintotica è la proprietà che costringe i quark a rimanere confinati negli adroni, evidenziata nel 1973 da Gross, Wilczek e Politzer.
- I mesoni, composti da un quark e un antiquark, possono essere separati solo se ricevono sufficiente energia per creare una nuova coppia quark-antiquark.
- I quark non possono essere osservati come corpuscoli liberi; la loro separazione porta alla formazione di nuovi adroni.
- La maggior parte dei fisici accetta il confinamento dei quark, sostenuto da esperimenti come quello di BaBar nel 2008, che ha scoperto mesoni previsti dalla QCD.
Qual è l'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 il principio della libertà asintotica che regola l'interazione tra quark?
- Come si comportano i mesoni in relazione all'energia necessaria per separare i quark?
- Qual è la posizione attuale dei fisici riguardo all'esistenza dei quark?
La libertà asintotica è la proprietà che costringe i quark a rimanere confinati all'interno degli adroni, e la sua importanza è stata evidenziata nel 1973, portando i suoi scopritori a ricevere il Nobel nel 2004.
I mesoni, composti da un quark e un antiquark, possono essere separati solo se ricevono un'energia sufficiente a creare una nuova coppia quark-antiquark, ma i quark non possono mai essere osservati come particelle libere, poiché la separazione porta alla formazione di nuovi adroni.
La maggior parte dei fisici accetta il confinamento dei quark come un dato di fatto, nonostante la loro inaccessibilità, supportata da un quadro teorico solido e da conferme sperimentali, come l'individuazione del mesone «eta-b'» nel 2008.
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