Il modello standard

1. Il modello standard

ScienzaPerTutti modello standard homeIl percorso "IL MODELLO STANDARD" costituisce un vero e proprio vademecum per capire come sia fatta la materia, quali siano i “mattoncini” fondamentali che la compongono e come questi costituenti interagiscano tra loro. Nel modello standard i fisici racchiudono la conoscenza che hanno elaborato studiando le particelle e le 4 forze fondamentali. Il modello standard non riesce tuttavia a spiegare tutto ciò che osserviamo e sono proprio gli interrogativi ancora aperti a guidare la ricerca nella fisica delle particelle, per comprendere fino in fondo l’universo che ci circonda.

 

di Patrizia De Simone

I fisici hanno elaborato una teoria, chiamata Modello Standard, che vuole descrivere sia la materia che le forze (interazioni) dell'Universo. La bellezza di tale teoria risiede nella sua capacità di descrivere tutta la materia sulla base di poche particelle icona_glossario ed interazioni fondamentali icona_glossario.

Le idee chiave sono :

Esistono delle particelle che sono i costituenti fondamentali della materia. Il Modello Standard sostiene che le particelle fondamentali si dividono in 2 gruppi principali - i quark icona_glossario e i leptoni icona_glossario - e ogni gruppo è costituito di 6 elementi ( detti anche sapori icona_fumetto o flavour).

Esistono delle particelle che sono mediatrici di forza.

Le interazioni tra le particelle fondamentali di materia avvengono tramite lo scambio di particelle mediatrici di forza (un esempio che svilupperemo in seguito è il mediatore dell'interazione elettromagnetica, il fotone).

Il Modello Standard è una buona teoria in quanto gli esperimenti fatti l'hanno verificato con un'incredibile precisione e quasi tutte le sue previsioni si sono rivelate corrette. Pur tuttavia esso non spiega tutto, come ad esempio la forza gravitazionale. Nel percorso "Le particelle sub-atomiche" abbiamo visto che la materia che ci circonda è composta da soli tre tipi di particelle: gli elettroni icona_glossario, i protoni icona_glossario, ed i neutroni icona_glossario, che si uniscono per formare gli atomi icona_glossario . In termini del Modello Standard ,le particelle fondamentali costituenti della materia sono i quark up e down (costituenti del protone e del neutrone) e il leptone elettrone.

Ma perché il Modello Standard introduce nuove particelle oltre i quark up icona_glossario, down icona_glossario e l'elettrone? Per rispondere a questa domanda iniziamo il percorso introducendo le forze che agiscono tra le particelle fondamentali. Storicamente, osservando e studiando i meccanismi attraverso i quali le particelle interagiscono (anni '50 del secolo passato), i fisici hanno scoperto nuove ed inaspettate particelle (il  muone icona_glossario e il kaone icona_glossario ). In seguito - dal 1974 (scoperta della particella J/psi) al 1997 (scoperta del quark top icona_glossario) - quasi tutte le altre particelle che completano il quadro previsto dal Modello Standard sono state sperimentalmente osservate.

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