Particella subatomica

Per composizionEdit

Le particelle subatomiche sono “elementari”, cioè non costituite da più altre particelle, o “composite” e costituite da più di una particella elementare legata insieme.,

Le particelle elementari del Modello Standard sono:

• Sei “sapori” di quark: up, down, strange, charm, bottom, top;
• Sei tipi di leptoni: elettrone, neutrino elettronico, muone, neutrino muonico e tau, il neutrino tau;
• Dodici bosoni di gauge (forza vettori): il fotone di elettromagnetismo, i tre bosoni W e Z della forza debole, e gli otto gluoni della forza forte;
• Il bosone di Higgs.,

Tutti questi sono stati scoperti da esperimenti, con gli ultimi sono il quark top (1995), il neutrino tau (2000) e il bosone di Higgs (2012).

Varie estensioni del modello Standard prevedono l’esistenza di una particella elementare di gravitone e di molte altre particelle elementari, ma nessuna è stata scoperta a partire dal 2020.,

HadronsEdit

Quasi tutte le particelle composite contengono più quark (antiquark) legati insieme da gluoni (con poche eccezioni senza quark, come positronio e muonio). Quelli contenenti pochi quark (≤ 5) sono chiamati adroni. A causa di una proprietà nota come confinamento del colore, i quark non vengono mai trovati singolarmente ma si verificano sempre in adroni contenenti più quark., Gli adroni sono suddivisi per numero di quark (tra cui antiquark) in barioni contenente un numero dispari di quark (quasi sempre 3), di cui il protone ed il neutrone (i due nucleoni) sono di gran lunga il più noto; e i mesoni contenenti un numero di quark (quasi sempre 2, un quark e un antiquark), di cui i pioni e kaoni sono i più noti.

Ad eccezione del protone e del neutrone, tutti gli altri adroni sono instabili e decadono in altre particelle in microsecondi o meno., Un protone è costituito da due quark up e un quark down, mentre il neutrone è costituito da due quark down e un quark up. Questi comunemente si legano insieme in un nucleo atomico, ad esempio un nucleo di elio-4 è composto da due protoni e due neutroni. La maggior parte degli adroni non vive abbastanza a lungo da legarsi in compositi simili a nuclei; quelli che lo fanno (oltre al protone e al neutrone) formano nuclei esotici.,

Per statistichemodifica

Qualsiasi particella subatomica, come qualsiasi particella nello spazio tridimensionale che obbedisce alle leggi della meccanica quantistica, può essere un bosone (con spin intero) o un fermione (con spin semi-intero dispari).

Nel Modello Standard, tutti i fermioni elementari hanno spin 1/2, e sono divisi in quark che portano carica di colore e quindi sentono la forte interazione, e i leptoni che non lo fanno., I bosoni elementari comprendono i bosoni di gauge (fotone, W e Z, gluoni) con spin 1, mentre il bosone di Higgs è l’unica particella elementare con spin zero.

L’ipotetico gravitone è teoricamente richiesto per avere spin 2, ma non fa parte del Modello Standard. Alcune estensioni come la supersimmetria prevedono ulteriori particelle elementari con spin 3/2, ma nessuna è stata scoperta a partire dal 2021.,

A causa delle leggi per lo spin delle particelle composite, i barioni (3 quark) hanno spin 1/2 o 3/2, e sono quindi fermioni; i mesoni (2 quark) hanno spin intero di 0 o 1, e sono quindi bosoni.

Di massEdit

Nella relatività speciale, l’energia di una particella a riposo è uguale alla sua massa per la velocità della luce al quadrato, E = mc2. Cioè, la massa può essere espressa in termini di energia e viceversa. Se una particella ha un quadro di riferimento in cui si trova a riposo, allora ha una massa a riposo positiva e viene definita massiccia.,

Tutte le particelle composite sono massicce. I barioni (che significa “pesanti”) tendono ad avere una massa maggiore dei mesoni (che significa “intermedi”), che a loro volta tendono ad essere più pesanti dei leptoni (che significa “leggeri”), ma il leptone più pesante (la particella tau) è più pesante dei due sapori più leggeri dei barioni (nucleoni). È anche certo che qualsiasi particella con una carica elettrica è massiccia.,

Quando inizialmente definito nel 1950, i termini barioni, i mesoni e i leptoni di cui all’masse; tuttavia, dopo il quark modello è stato accettato nel 1970, è stato riconosciuto che barioni sono composti da tre quark, i mesoni sono composti da un quark e un antiquark, mentre i leptoni sono elementari, e sono definiti come i fermioni elementari con nessun colore.

Tutte le particelle senza massa (particelle la cui massa invariante è zero) sono elementari. Questi includono il fotone e il gluone, sebbene quest’ultimo non possa essere isolato.,

Di decayEdit

La maggior parte delle particelle subatomiche non sono stabili. Tutti i leptoni, così come i barioni decadono dalla forza forte o dalla forza debole (ad eccezione del protone). I protoni non sono noti per decadere, anche se è “veramente” stabile è sconosciuto, come alcune Teorie Grand Unified molto importanti (GUTs) in realtà lo richiedono. I muoni μ e τ, così come le loro antiparticelle, decadono dalla forza debole. I neutrini (e gli antineutrini) non decadono, ma si pensa che un fenomeno correlato di oscillazioni dei neutrini esista anche nei vuoti., L’elettrone e la sua antiparticella, il positrone, sono teoricamente stabili a causa della conservazione della carica a meno che non esista una particella più leggera con grandezza di carica elettrica ≤ e (che è improbabile).La sua carica non è ancora mostrata