Particella (fisica)






Schema generale delle particelle


In fisica una particella è un costituente microscopico della materia.


Le particelle si suddividono in particelle elementari e non-elementari: le prime, descritte dal modello standard, sono i costituenti indivisibili della materia, le seconde sono aggregati delle prime.


Un'altra classificazione delle particelle avviene a partire dallo spin, che permette di distinguere due classi di particelle:




  • Bosoni, con spin intero


  • Fermioni, con spin semi-intero


I fermioni obbediscono al principio di esclusione di Pauli (due fermioni identici non possono occupare simultaneamente lo stesso stato quantico) e seguono la statistica di Fermi-Dirac. I bosoni invece sono liberi di affollare lo stesso stato quantico e seguono la statistica di Bose-Einstein.


Anche quando dotate di massa, le particelle elementari sono spesso studiate e modellizzate come oggetti puntiformi.




Indice






  • 1 Particelle elementari


  • 2 Particelle non-elementari


  • 3 Teorie supersimmetriche


  • 4 Note


  • 5 Bibliografia


  • 6 Voci correlate


  • 7 Collegamenti esterni





Particelle elementari |


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Lo stesso argomento in dettaglio: Particella elementare.




Modello standard delle particelle elementari



  • Fermioni, divisi in due classi più le rispettive antiparticelle.


  • Leptoni, soggetti all'interazione debole, suddivisi in tre famiglie, ad ognuna delle quali è associato un particolare neutrino:





































Nome
 Carica elettrica
 Massa (GeV/c2)

Elettrone (e−, β−)
 –1
 0,000511

Neutrino elettronico (νe)
 0
 < 2,2 × 10−10 

Muone (μ)
 –1
 0,1056

Neutrino muonico (νμ)
 0
 < 1,7 × 10−4 

Tauone (τ)
 –1
 1,777

Neutrino tauonico (ντ)
 0
 < 0,0155


  • Quark, soggetti all'interazione forte e all'interazione elettrodebole:





































Nome
 Carica
 Massa stimata (MeV/c2)

Quark up (u)		 +2/3
 da 1,5 a 4 1

Quark down (d)		 -1/3
 da 4 a 8 1

Quark strange / Sideways (s)		 -1/3
 da 80 a 130

Quark charm / Centre (c)		 +2/3
 da 1 150 a 1 350

Quark bottom / Beauty (b)		 -1/3
 da 4 100 a 4 400

Quark top / Truth (t)		 +2/3
 174 300 ± 5 100



  • Antileptoni (Stessa suddivisione dei leptoni)


  • Antiquark (Stessa suddivisione dei quark)



  • Bosoni, mediatori delle interazioni fondamentali:








































































Nome Simbolo Antiparticella Carica Spin Massa (GeV/c2) Interazioni Forza mediata
Fotone γ se stesso 0 1 0
nucleare debole, elettromagnetica, gravitazionale
forza elettromagnetica
Bosone W W+ / W-
 W- / W+
 ±1 1 80,4
nucleare debole, elettromagnetica, gravitazionale
forza nucleare debole
Bosone Z Z0
 se stesso 0 1 91,2
nucleare debole, gravitazionale
forza nucleare debole
Gluone g se stesso 0 1 0
nucleare forte, gravitazionale
forza nucleare forte
Bosone di Higgs H0
 se stesso? 0 0 ~125,5[1][2]
elettrodebole, gravitazionale
 -
Particella ipotetica Gravitone
 G se stesso? 0 2 0 gravitazionale forza gravitazionale


Particelle non-elementari |


Le particelle non elementari che compongono tutta la materia nota in natura sono:




  • Adroni, particelle soggette all'interazione forte che si ritiene siano composte di quark, antiquark e gluoni. Ne esistono di due tipi:[3]


    • Barioni. Appartengono a questa categoria:


      • Nucleoni, barioni costituenti la materia ordinaria, composti da tre quark, appartenenti alla prima generazione:


        • Protone, composto da due quark up e un quark down.


        • Neutrone, composto da due quark down e un quark up.




      • Iperoni, tutte le altre combinazioni di tre quark o tre antiquark.


      • Barioni esotici, numero barionico ±1 ma composti da più di tre quark/antiquark.

        • Pentaquark, composti da cinque quark.





    • Mesoni, bosoni composti da un quark e da un antiquark avente carica di colore opposta. Appartengono a questa categoria:


      • Mesoni pseudoscalari, caratterizzati da spin 0 e parità - (JP=0−).


      • Mesoni vettori, caratterizzati da spin 1 e parità - (JP=0−).


      • Tetraquark, mesoni esotici composti da quattro quark.






  • Atomi, composti da protoni e neutroni formanti il nucleo ed elettroni legati a esso dalla forza elettromagnetica.


  • Molecole, composte da atomi.



Teorie supersimmetriche |


Secondo alcune teorie, dette supersimmetriche, per ogni particella elementare elencata sopra esiste un partner supersimmetrico. In particolare per un fermione il partner supersimmetico è un bosone e viceversa. Esempi di queste particelle sono il fotino, il neutralino, il gravitino, oppure il selettrone, lo smuone, lo sneutrino e via dicendo. Tuttavia tali particelle sono solo speculazioni teoriche ed attualmente per esse non esistono riscontri sperimentali.



Note |




  1. ^ ATLAS experiment presents latest Higgs search status, CERN, 13 dicembre 2011. URL consultato il 13 dicembre 2011 (archiviato dall'url originale il 6 gennaio 2012).


  2. ^ CMS search for the Standard Model Higgs Boson in LHC data from 2010 and 2011, CERN, 13 dicembre 2011. URL consultato il 13 dicembre 2011.


  3. ^ Nell'elenco che segue vengono indicati solo i quark di valenza, che nella teoria del modello standard caratterizzano lo stato fondamentale di un barione. Ad esempio, in base alla energia totale posseduta da un barione, questa si può manifestare con la presenza, nella sua struttura interne, di coppie di quark-antiquark della stessa famiglia e anche di gluoni. Tutto questo però non altera le caratteristiche del barione quale ad esempio carica elettrica o numero barionico o carica di colore.



Bibliografia |



  • (EN) G. t'Hooft. In Search of the Ultimate Building Blocks. Cambridge University Press, 2001. ISBN 978-0521578837

  • (EN) W. Noel Cottingham e Derek A. Greenwood. An Introduction to the Standard Model of Particle Physics. Londra, Cambridge University Press, 1999. ISBN 978-0521588324

  • (EN) F. Mandl e G. Shaw. Quantum Field Theory. ISBN 0471941867

  • (EN) Y. Hayato et al.. Search for Proton Decay through p → νK+ in a Large Water Cherenkov Detector. Physical Review Letters 83, 1529 (1999).

  • R. Oerter. La teoria del quasi tutto. Il Modello Standard, il trionfo non celebrato della fisica moderna. 2006

  • (EN) C. Amsler, et al.. Review of Particle Physics.



Voci correlate |



  • Fisica delle particelle

  • Particella elementare

  • Costanti di accoppiamento

  • Modello standard



Collegamenti esterni |



  • (EN) Tutti i dati dettagliati delle particelle, su pdg.lbl.gov.

  • ScienzaPerTutti: dove la fisica può essere semplice e divertente!, su scienzapertutti.lnf.infn.it.

  • Il Modello Standard: dove tutto è "particelle elementari" .mw-parser-output .chiarimento{background:#ffeaea;color:#444444}.mw-parser-output .chiarimento-apice{color:red}
    [collegamento interrotto], su infn.it.

  • (EN) Particle Data Group, su pdg.lbl.gov.

  • Particella, in Treccani.it – Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 15 marzo 2011.


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