15 marzo 2017

lastraUn elettrone, un muone ed un pione negativo che viaggiano quasi alla velocità della luce (energia di circa 100 GeV ciascuno), ad un certo punto collidono contro una lastra di ferro spessa 0.5 metri. Dietro il ferro viene posto un rivelatore che conta le particelle cariche che lo attraversano. Il rivelatore conta 1, il che significa che all'uscita della lastra di ferro è rimasta una sola particella delle tre iniziali. Quale delle tre è più probabile che sia quella rivelata dal contatore posto dopo il ferro? E quale delle tre quasi sicuramente non lo è? Motivare la risposta.
Vincitori: Alex di Udine e Rachele di Torino
Soluzione: La particella che sopravvive all'interazione col ferro è un muone.

Tale particella interagisce elettromagneticamente molto meno dell'elettrone, avendo una massa 200 volte più grande. Il pione ha una massa poco più grande del muone e quindi dal punto di vista elettromagnetico ha un'interazione simile a quella del muone. Il pione però, essendo formato da un quark ed un antiquark, può interagire adronicamente con i nuclei del ferro, creando altre particelle e dando origine a quello che si chiama sciame adronico in cui vengono prodotti a cascata adroni di sempre minor energia e che, a tali energie, alla fine vengono completamente assorbiti. L'elettrone infine, essendo la particella carica più leggera, interagisce in modo elettromagnetico con il ferro, generando uno sciame elettromagnetico di fotoni, elettroni secondari e positroni di energia sempre minore e che, alla fine, vengono assorbiti in 0.5 m di ferro. L'elettrone è pertanto la particella che quasi sicuramente non arriva alla fine del ferro.


 

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