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SxT intervista il protone e il neutrone: seconda parte

a cura di P. Di Nezza, grafica di A. Zarotti

Caro web-nauta, se vuoi navigare la prima parte dell'intervista "clicca" qui

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Eccomi di ritorno cari amici, mi sono fatto prestare un acceleratore di particelle dai miei amici dell' Istituto Nazionale di Fisica Nucleare .
Eccomi pronto. Allora guardo nel protone ?
 
  Accomodati sarà un piacere ! scienzapertutti_intervista_protone

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Ehi ma qui c'è un nuovo mondo, ma quanti siete lì dentro?

Ahhhh... e tu chi sei ?

 
  Ciao, non spaventarti, lascia che mi presenti. Sono UP uno dei quark icona_glossario che formano il protone. Ti presento poi l'altro quark UP e il terzo che si chiama DOWN. Noi due quark UP abbiamo carica elettrica 2/3 mentre il quark DOWN ha carica elettrica -1/3. Come vedi, se sommi le nostre cariche elettriche, il risultato è 1 cioè proprio la carica del protone. scienzapertutti_interquark
 

Se ti fossi messo ad osservare il mio interno avresti scoperto due quark DOWN ed un quark UP. La somma delle loro cariche elettriche dà 0 ed ecco perché sono elettricamente neutro.

Questa è l'unica differenza di struttura interna che ho con il mio amico protone.

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scienzapertutti_intervista_einstein Scusami quark, mi dici che siete in tre, ma in lontananza vedo molti altri quark e gluoni icona_glossario, loro cosa fanno?  
  Noi tre ci chiamiamo "quark di valenza" e siamo veramente importanti perché, da soli, costituiamo la metà della struttura del nucleone e cioè la metà di quella che è la massa, l'energia o il momento dei nucleoni. scienzapertutti_interquark
scienzapertutti_intervista_einstein Ed il resto da dove viene?  
 

Il resto viene da tutti gli altri oggetti che vedi in lontananza. Noi quark siamo tenuti insieme dalla forza forte che avviene tramite uno scambio di particelle chiamate gluoni.

Ebbene questi gluoni si trasformano continuamente in coppie di quark icona_glossario -antiquark che, a loro volta, si annichilano di nuovo in gluoni. E' come un'elegante danza tra particelle con una continua conversione dell'energia in materia-antimateria e viceversa.

In definitiva, sono proprio tutti questi gluoni e coppie di quark - chiamati anche "mare"  (sai i fisici non hanno poi una grande fantasia) - che portano il resto dell'impulso, dell'energia o, se vogliamo, della struttura del nucleone.

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scienzapertutti_intervista_einstein Ho capito che attraverso lo studio e la comprensione dei quark di valenza, dei quark del mare e dei gluoni ho quindi una descrizione completa della struttura dei nucleoni.  
  E' quasi giusto. Come questi oggetti si legano insieme e danno vita al protone o al neutrone è studiato nei minimi dettagli e si conosce quasi tutto, ma in realtà c'è un altro quesito fondamentale sulla struttura del nucleone che impegna i fisici. E' lo Spin scienzapertutti_interquark
scienzapertutti_intervista_einstein Lo spin? Cos'è ?  
 

Spin, in inglese, significa "rotazione".

Avrai notato che quasi tutte le particelle incontrate finora, me compreso, ruotano su se stesse. Questo è sinonimo di spin non nullo.

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scienzapertutti_intervista_einstein Mi stai dicendo che tutta la materia presente nell'Universo è formata da tante piccole trottole?  
  Lo spin è un concetto puramente quantistico difficile da visualizzare, ma se vogliamo ridurlo ad un'immagine classica, è comodo pensare alle particelle come oggetti rotanti su se stessi. scienzapertutti_interquark
scienzapertutti_intervista_einstein Ho notato però che alcune particelle girano in un senso ed altre nel senso opposto. Cosa significa questo?  
 

In generale ogni particella o anti-particella che ha una massa può ruotare in tutti e due i sensi; in altre parole può essere destro-gira o levo-gira. Solo le particelle a massa nulla come il neutrino non possono esserlo.

Secondo la teoria delle interazioni deboli icona_glossario , infatti, il neutrino può essere solo levo-giro mentre l'anti-neutrino può essere solo destro-giro.

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scienzapertutti_intervista_einstein E' un qualcosa di molto particolare, difficile da comprendere intuitivamente.  
 

Hai ragione, di nuovo è un concetto che nasce da considerazioni matematiche e che ha fatto esultare i fisici nel momento in cui è stato verificato sperimentalmente. Questo ha messo in luce come la natura può violare quelle che sono delle simmetrie all'apparenza intuitive.

Questo comportamento "strano" della natura, che per esempio si trova anche nella struttura del DNA icona_glossario, è alla base della violazione della simmetria di inversione spaziale , detta anche "simmetria di parità ".

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Vorrei ora farti un'ultima domanda ... un pò intima, per così dire. Ho capito che una volta si pensava che l'atomo fosse indivisibile e poi è stata scoperta la sua struttura, ho capito che il nucleo si pensava compatto e poi è stato scoperto formato da protoni e neutroni, poi ho scoperto che quest'ultimi non sono elementari ma formati da quark e gluoni.

E tu, mio caro quark, da cosa sei formato ?

 
 

Questo non posso rivelartelo!

I fisici stanno ancora lavorando su quest'argomento e ho idea che lo faranno ancora per molto tempo

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scienzapertutti_intervista_einstein Quindi potresti essere l'ultimo mattone della materia, il mattone privo di dimensioni.  
 

Beh, la teoria più certa al momento, il Modello Standard , prevede ciò. A dire il vero, esistono anche altre previsioni, ma la più accreditata sembra essere quella delle stringhe .

Questa teoria prevede oggetti ad una sola dimensione che assomigliano appunto a delle stringhe che a seconda di come si dispongono, di come oscillano o si chiudono su se stesse danno luogo alle diverse particelle. La stringa sarebbe allora il vero ultimo mattone della materia. Ma questa è un'altra storia. Fin'ora si è stabilito che i quark hanno una dimensione non più grande di 10-18 m, cioè un millesimo delle dimensioni del nucleone e nessun altro dato sperimentale lascia immaginare che ci sia una struttura interna.

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Bene, caro quark, caro neutrone, caro protone, grazie per il vostro aiuto e spero di incontrarvi presto e se i miei amici da casa mi faranno delle domande vi chiamerò per chiarimenti.

CIAO!

 
  scienzpertutti_neutronescienzapertutti_intervista_protonescienzapertutti_interquarkCIAO, vieni a trovarci quando vuoi!

 

     
     
     


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