Concetti Chiave
- Hideki Yukawa proposed in 1935 that the strong nuclear interaction is mediated by a particle, which he called a meson, due to its intermediate mass between electrons and protons.
- Initially believed to be pions, the particles responsible for the strong nuclear force are now considered to be gluons, as explained by quantum chromodynamics.
- The weak nuclear interaction explains phenomena like beta decay and involves the transformation of a neutron into a proton, emitting an electron and an antineutrino.
- Fermi's theory of weak interaction, building on Pauli's hypothesis, introduced the concept of neutrinos and became foundational for further research on unstable particle decay.
- The significance of Fermi's work lies in its role in expanding the understanding of particle physics and influencing subsequent scientific investigations.
L'interazione nucleare forte e i pioni
In analogia con l'interazione elettromagnetica, nel 1935 il fisico giapponese Hideki Yukawa intuì che anche la più intensa fra le quattro interazioni fondamentali, quella nucleare forte, che si manifesta fra alcune particelle chiamate adroni (dal greco hadrôs "forte"), dovesse essere trasmessa da un quanto mediatore (FIG.41. Poiché, in base alle considerazioni teoriche da cui si deduce la relazione di proporzionalità inversa fra il raggio di azione della forza e la massa del quanto mediatore, questa particella avrebbe dovuto avere una massa intermedia fra quella dell'elettrone e quella del protone, Yukawa la chiamò mesone ("che sta nel mezzo").
Una decina di anni dopo la previsione di Yukawa, con un notevole travaglio dovuto a errate interpretazioni, le particelle credute responsabili della propagazione del campo nucleare forte furono identificate con i mesoni T, Oggi, tuttavia, si ritiene che le particelle di campo dell'interazione forte siano entità più semplici dei pioni. Di queste, che sono note con il nome di gluoni (dall'inglese glue, "colla"), parleremo più avanti, quando introdurremo la cromo-dinamica quantistica, la teoria secondo cui gli adroni sono composti da quark, cioè da particelle ancora più elementari delle "vecchie".
L'interazione nucleare debole e la teoria di Fermi
Una grande varietà di fenomeni, come il decadimento β, la disintegrazione di molte particelle instabili, l'interazione (estremamente poco probabile) dei neutrini con la materia ecc., ha la sua causa nell'interazione nucleare debole.
La teoria dell'interazione debole ha avuto origine da un lavoro di Fermi del 1933, in cui, riprendendo un'ipotesi formulata qualche anno prima da Pauli, il fisico romano riuscì a giustificare lo spettro continuo di energia degli elettroni che costituiscono i raggi p.
Egli chiarì che il processo elementare in cui ciascuno di questi elettroni è generato è la trasformazione di un neutrone in un protone e che l'emissione dell'elettrone è accompagnata da quella di un neutrino (precisamente, di un antineutrino), particella allora sconosciuta, la cui esistenza fu accertata solo ventitre anni più tardi.
L'importanza della teoria di Fermi consiste nel fatto che, oltre a introdurre il neutrino nel mondo delle particelle, essa stimolò una lunga serie di ricerche e servì da modello per spiegare il decadimento di molte particelle instabili.
Domande da interrogazione
- Qual è stata l'intuizione di Hideki Yukawa riguardo l'interazione nucleare forte?
- Quali particelle sono oggi considerate responsabili della propagazione del campo nucleare forte?
- Qual è il contributo principale della teoria di Fermi all'interazione nucleare debole?
Yukawa intuì che l'interazione nucleare forte fosse trasmessa da un quanto mediatore, che chiamò mesone, con una massa intermedia tra quella dell'elettrone e del protone.
Oggi si ritiene che le particelle di campo dell'interazione forte siano i gluoni, entità più semplici dei pioni.
La teoria di Fermi ha introdotto il neutrino nel mondo delle particelle e ha fornito un modello per spiegare il decadimento di molte particelle instabili.
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