Lezione Fisica 24 Ore

1
Il Merli vi parla della
Fisica delle Particelle Elementari
L'uomo è una corda tesa fra l'animale e il
Superuomo, una corda sopra l'abisso. (da Ecce
Homo)
2
Una domanda affascina da sempre luomo di cosa
è fatta la materia???
In ogni epoca storica si è cercato di rispondere
a questo quesito fondamentale
3
Le particelle elementari sono i componenti
fondamentali della materia (e non solo!!!)
Intorno al 1900 si credeva che la fisica avesse
ormai compreso tutto il mondo della natura e che
alcune discrepanze tra dati e teoria fossero
banalmente superabili migliorando gli esperimenti
e/o le previsioni teoriche
4
Tuttavia alcuni fenomeni non erano facilmente
spiegabili

• Deflessione a grande angolo di particelle ?
  sparate su atomi pesanti

• Lo spettro di emissione della radiazione
  elettromagnetica
• dagli atomi non è predetto adeguatamente
• (elettroni che vibrano nella sostanza carica
  positivamente. Elttromagnetismo cariche
  accelerate irraggiano)

• Le masse degli atomi non sono spiegate

5
J.J.Thomson e lelettrone

• Thomson nel 1897 scopre lelettrone, con un tubo
  a raggi catodici inventato pochi mesi prima da
  Karl Braun. Misurando la deflessione dei raggi in
  un campo elettrico e magnetico, determina m/z
  (1.76 ? 108 coulombs/g)
• Con luso di una camera a nebbia, Robert Millikan
  determinò la carica dellelettrone nel 1909
  (1,60210-19 C)

6
Problema delle particelle alfa deflesse
Ernest Rutherford shot ? particles at a thin
sheet of gold foil and observed the pattern of
scatter of the particles Se gli atomi sono
formati da una pappa carica positivamente in
cui alloggiano gli elettroni, le pesanti
particelle alfa dovrebbero attraversare la lamina
indeflessi.
7
Rutherford
Since some particles were deflected at large
angles, Thompsons model could not be correct
"Fu levento più incredibile che mi fosse mai
capitato nella vita. Altrettanto incredibile che
se vi fosse capitato di sparare un proiettile da
quindici pollici su un pezzo di carta velina e
questo fosse tornato indietro a colpirvi."
8

• Rutherford postulated a very small, dense nucleus
  with the electrons around the outside of the
  atom.
• Most of the volume of the atom is empty space.

1908-Rutherford Nobel per la Chimica (!)

• Ancora gli spettri non sono spiegati

• Un tale atomo potrebbe vivere ? 10-9 secondi !!!!
• (cariche su traiettorie accelerate? perdita di
  energia e.m.)

Protons were discovered by Rutherford in 1919
9
Rutherford -Nucleo composto da tanti protoni
(cioè nuclei di atomo di idrogeno) quanti
elettroni esterni
atomo elettricamente neutro
-Nel nucleo ci sono ulteriori coppie protone ()
ed elettrone (-) che sono globalmente neutri e
sommati alla massa degli altri protoni forniscono
la corretta massa atomica
spiegata la massa degli atomi
-non torna il momento angolare.
-la meccanica quantistica vieta che gli elettroni
possano essere confinati nei nuclei..
Se invece di avere una coppia protone-elettrone
si usa una particella della stessa massa del
protone ma neutra, allora i problemi sono superati
10
1932 Chadwick scopre il neutrone !!!
g
p
a
n
Po
H
Be
g
a Be ? C12 n
C12 g (Eg 6 MeV)
Ma allora non sono gli atomi i costituenti di
tutto, ma protoni, neutroni ed elettroni.
11
Repulsione elettrica tra cariche uguali?
1921 si ipotizza lesistenza di una forza FORTE
(più dellelettromagnetismo) che tenga insieme i
nucleoni
Si continua a ipotizzare che esista qualche cosa
che non si è mai visto se lo si scopre O.K.,
altrimenti la teoria deve essere rivista !
E gli spettri di emissione?!
12
Lindagine spettroscopica
Gli elementi in forma gassosa esibiscono spettri
di emissione se eccitati (ad es. in un campo
elettrico) emettono radiazione di particolari
lunghezza donda. Le diverse lunghezze donda
sono analizzabili con strumenti che le separino
spazialmente come un prisma, che usa la
dipendenza dellindice di rifrazione della luce
dalla frequenza.
Lungh. Fattore
schema d'onda comune (Balmer)
moltiplicatore ------------------------
----------------------------------- 656.3
364.6 9/5 32/(32-22) 486.1
364.6 16/12 42/(42-22) 434.0
364.6 25/21 52/(52-22) 410.1
364.6 36/32 62/(62-22) 397.0
364.6 49/45 72/(72-22)
In molti provano a capire lo schema soggiacente.
Alla fine è Johann Balmer, un matematico
svizzero, a scoprire la relazione fra questi
numeri, ora noti come serie di Balmer
dellatomo di idrogeno.
13
Latomo di Bohr
La formula di Rydberg, che generalizza lo schema
di Balmer a tutte le serie di righe note
dellatomo di idrogeno, deve aspettare il 1913
per trovare una spiegazione nella teoria di Bohr
dellatomo di idrogeno.
Basta ipotizzare che lelettrone possa orbitare
solo con ben determinati valori di energia e
momento angolare (QUANTIZZAZIONE). Esse sono
determinate da due numeri quantici, che
descrivono estensione e schiacciamento
dellorbita. La radiazione emessa deriva dal
salto da unorbita a unaltra di minore energia,
con lemissione di una unità di momento angolare
e di una lunghezza donda pari a
La formula di Rydberg permette di calcolare I
livelli di energia e quindi la lunghezza
donda della radiazione emessa
14
Questo spiega eccellentemente gli spettri
elettromagnetici, ma ancora latomo non è stabile
e il momento angolare è sbagliato
La Meccanica Quantistica si sviluppa enormemente
e giustifica la stabilità dellatomo
Particelle Elementari (anni 30)
Protoni
Neutroni
Elettroni
15
Principio di indeterminazione di Heisenberg, 1927
Dx Dp h/2

• I fenomeni studiati non possono prescindere dagli
  effetti provocati dallosservatore, che va
  pertanto assunto come parte integrante del
  fenomeno
• Impossibilità di separare rigorosamente soggetto
  e oggetto
• Impossibilità teorica di pervenire a descrizione
  rigidamente deterministica dei fenomeni naturali
  (contro il meccanicismo di Laplace)

16
Attorno al 1930 si studiano anche i decadimenti
radioattivi
In alcuni processi sembra addirittura che
lenergia e la quantità di moto non siano
conservate !
Alcuni decadimenti radioattivi sono governati
dalle forze nucleari DEBOLI (chiamate così per
distinguerle da quelle FORTI che legano il
nucleo)
17
Distanze
Perché la gravità e lelettromagnetismo ci sono
familiari, mentre non sapevamo nulla della forza
forte e debole?
Perché hanno raggio dazione INFINITO, mentre la
forza forte e debole agiscono a BREVI DISTANZE.
18
La teoria del decadimento beta(gennaio 1934)
(½)n ? (½) p (-½) e (½) ?n

• Fermi studiando il decadimento radioattivo
  inventa negli anni 30 un formalismo con il quale
  è possibile descriverne gli aspetti fondamentali
  e calcolare alcune proprietà, come le vite medie
  delle particelle
• Nella sua teoria compare il neutrino, ipotizzato
  da Pauli nel 1930 per spiegare lenergia mancante
  nei decadimenti beta e la conservazione dello
  spin
• A seguito della formalizzazione di Fermi delle
  interazioni deboli, molte reazioni di
  decadimento trovano una spiegazione. Il neutrino,
  particella priva di massa, non possiede carica
  elettrica e interagisce debolmente con la
  materia è a tutti gli effetti invisibile

Il neutrino solo energia e quantità di moto !!
19
La forza Forte
Ogni forza è trasportata da una specifica
particella la cui massa dipende inversamente
dalla distanza su cui agisce
M ? 1/d
Esempi fotone (E.M) d ?
M0 f.forte d 10-15
m M 200 Me
Dunque si PREVEDEVA (Yukawa,1935) lesistenza di
una particella con massa di circa 200 volte
lelettrone se fosse stata trovata sarebbe stata
la conferma della correttezza della teoria,
altrimenti il modello avrebbe funzionato bene ma
senza giustificazioni!
20
Nel 1937 C.Anderson scopre una particella con
M207 Me nelle tracce dei raggi cosmici
secondari!!! (mesone mu o muone)
E fatta!!!
NO, STI CAZZI !!!!
Nel 1945 Conversi, Pacini, Piccioni dimostrano
che quella particella non può essere mediatrice
delle interazioni forti
Un muone attraversa centinaia di volte il
nucleo, senza interagire
21
Solo nel 1947 C.F. Powell scopre un altro tipo di
mesone (mesone pi o pione ,260 Me), nelle tracce
dei raggi cosmici. Interagisce col nucleo (p
n).Il pione negativo funge da particella di
scambio fra ?p e ?n.
Allora è fatta!!!
Sì !!!!
Esistono altri mesoni (pione neutro, mesone K o
kaone.). Il muone NON è un MESONE!!!
22
1950 - 1960 esperimenti ? tantissime nuove
particelle Grande confusione!!
Vengono creati molti modelli e teorie, ma nessuna
riesce a trovare un riscontro sperimentale
23
Non si riesce a spiegare la presenza di centinaia
di particelle elementari (?)
24
Negli anni 60 si introdusse matematicamente
lesistenza dei quark (Gell-Mann/Neemen) in
questo modo si spiegarono le centinaia di
particelle osservate, sulla base di sole 3
particelle (up, down, strange).
I quark hanno carica elettrica frazionaria. La
combinazione opportuna di 2 o 3 quark (ADRONE)
dà una particella a carica intera
(rispettivamente mesoni e barioni)
Si introduce il confinamento si IMPONE che le
interazioni forti abbiano caratteristiche tali da
impedire ad un quark di esistere isolato
25

• I quarks devono esistere a coppie quarto quark.
• Ciascun quark costituisce un SAPORE (u, d, s, c,
  t, b) (. già, sono 6!!!). Il sapore è un numero
  quantico.
• Ogni sapore di quark si presenta in 3 diverse
  varietà (COLORE). Il colore è un numero quantico.
• I quarks possono essere rossi, verdi e blu. Gli
  antiquarks saranno allora anti-rossi, anti-verdi
  e anti-blu.

26
La combinazione di una terna di colori (rgb) o
anticolori (anti-r anti-g anti-b) ha carica netta
di colore nulla, e così pure le combinazioni (r
anti-r), (b anti-b), (g anti-g). Solo gli stati
senza colore si osservano in natura. La
Cromodinamica quantistica studia le combinazioni
dei quark I quark si combinano mediante una
particella di scambio, GLUONE (ne esistono 8)che
serve a tenerli insieme. Anche i gluoni hanno
carica colore (questo complica tutto) e possono
saldarsi assieme formando glueballs
27

• classicamente, le forze sono
• dovute a campi
• quantisticamente, le forze
• agiscono per mezzo di
• mediatori, ogni forza ha
• il proprio (o i propri) mediatori

p e n si parlano tramite i mesoni, composti di
quark questi ultimi a loro volta si parlano coi
gluoni (composti di merda?).I mediatori della
forza forte sono i gluoni.
28

• La forza di colore diventa piu forte a grandi
  distanze
• Le particelle con carica di colore non possono
  esistere isolate
• I quarks sono confinati con altri quarks a
  formare gli adroni
• I composti sono neutri in colore
• Quando un quark emette o assorbe un gluone, il
  colore del quark cambia affinche la carica di
  colore si conservi
• Un quark rosso emette un gluone rosso/anti-blu e
  diventa blu
• La forza forte tra i quarks in un protone ed i
  quarks in un altro protone e abbastanza intensa
  da superare la forza di repulsione
  elettromagnetica.

29
La scoperta dei quark

• Lipotesi di Gell-Mann, nonostante la brillante
  capacità di organizzazione della messe di
  particelle scoperte in poche strutture semplici
  di multipletti, e il potere predittivo di nuovi
  stati, rimane un artificio matematico per molti,
  fino al 1974.
• La scoperta del charm convince tutti i quarks
  sono reali
• I corpi elementari sono dunque quarks e leptoni
• Ma i quarks non sono 4, bensì 6! E qualcuno lo
  aveva previsto fin dal 1971
• Solo con almeno sei quarks si può spiegare una
  caratteristica dei mesoni K scoperta nel 1964 la
  violazione della simmetria CP
• A partire dal 1974, tutti si mettono a caccia dei
  due rimanenti quarks il bottom e il top.

30
La stranezza il mistero si infittisce

• Alcune particelle (anni 40) , sembrano strane
  sono prodotte copiosamente il che indica una
  produzione forte, ma decadono lentamente con
  tempi tipici delle interazioni deboli.
• Attenzione, i pioni non sono strani, perché per
  loro un decadimento forte non è possibile sono
  i mesoni più leggeri
• Invece i kaoni sono prodotti con alta frequenza,
  e decadono in 10-10 secondi anche se esistono
  stati adronici più leggeri in cui potrebbero
  decadere tramite forza forte (i pioni!)
• si scopre che sono prodotte in coppia. Si
  ipotizza subito un nuovo numero quantico, la
  stranezza S (Gell-Mann,1952)
• p p ? p p K K- si osserva, p p ? p p p-
  K no
• p p ? K L ? pp pp si osserva p p ? KD non si
  osserva.

31
Ma come si classificano le particelle?
Barioni e mesoni sono ADRONI ( COMPOSTI DI
QUARKS)
Solo i Fermioni obbediscono al principio di
Esclusione di Pauli
32
Rasoio di Ockham ( monaco inglese del 1300 ),
espresse una lex parsimoniae che è un
fondamentale strumento nella ricerca Entia non
sunt multiplicanda praeter necessitatem Ovvero,
le spiegazioni economiche della natura che ci
circonda sono da preferirsi a quelle più
fantasiose e complicate, che introducano più
assunzioni e postulati.
33
Per ragioni di simmetria, si pensa che tutte le
forze fondamentali, siano in realtà la medesima
forza, che a basse energie (il mondo di tutti i
giorni) si manifestano in modi differenti.
Si predice lunificazione delle interazioni
elettromagnetiche con quelle deboli questa è
solo una speculazione teorica!
34
E lanaloga situazione dellunificazione tra
fenomeni ELETTRICI e MAGNETICI avvenuta a fine
1800
35
Vi ricordate dellunificazione di forza
elettromagnetica e interazioni deboli??
Questa teoria prevede lesistenza di ben 3
particelle nuovissime.
vengono scoperte nel 1983!!! (da Rubbia)
Ma che caos!
36
Facciamo un po di ordine i fisici riassumono
tutti questi risultati nel MODELLO
STANDARD
Le particelle elementari sono solo di 3 tipi
LEPTONI (6) QUARK (6) FORZE
37
Ricadute Tecnologiche
38
Il modello Standard

• Idea chiave
• Ci sono due generi di particelle
• particelle che sono materia
• (i quark ed i leptoni)
• particelle che mediano le forze
• (ogni tipo di interazione fondamentale agisce
  "mediante" una particella mediatrice di forza)
• In seguito la gravita viene inclusa nella
  discussione anche se in realta non appartiene al
  modello standard.

39
Il Modello Standard le particelle
Carica elettrica
3 generazioni
I mediatori g gluoni (8) g fotone
W,W-, Z bosoni gravitone
piu pesante
t
u
c
2/3
quark
s
b
d
-1/3
nm
ne
nt
0
leptoni
e
m
t
Fondamentali queste particelle sono ritenute
senza struttura interna (anche se non e
esclusa)
-1
40
Il Modello Standard le forze
Le particelle elementari interagiscono tra loro
tramite messaggeri, Le forze che conosciamo in
natura sono
Caduta dei corpi, moto stellare messaggero
gravitone
Forza gravitazionale
Forza elettromagnetica
magneti, atomi, chimica messaggero fotone
tiene uniti i protoni e i neutroni nel nucleo
anche se di carica uguale e tiene uniti i quark
messaggero gluone
Forza forte
Forza debole
radioattività, attività solare
messaggeri W?
e la Z
41
Il Modello Standard materia ed antimateria
Il Modello Standard prevede che per ogni
particella di materia ci sia la sua
anti-particella.
- i mediatori non hanno le antiparticelle non
esistono gli anti-gluoni o gli anti-fotoni! - le
anti-particelle hanno cariche opposte a quelle
delle particelle - se una particella e la sua
anti-particella si incontrano si annichilano
42
Le forze ed i messaggeri
E importante sottolineare che nel Modello
Standard le forze agiscono perche sono trasmesse
da una particella. Non esistono forze a
distanza ma affinche una forza agisca il suo
messaggero deve andare da una particella ad
unaltra.
Spostati, mi manda uno della tua stessa carica
43
Le forze e le cariche
I messaggeri delle forze si accoppiano a qualita
specifiche delle particelle chiamate cariche
Forza Accoppiamento Quantita
Elettromagnetica Carica elettrica 1
Forte Colore 3 (rosso, blu, verde)
Gravita Massa 1
Nota la carica elettrica e una sola, che puo
essere positiva o negativa. Per il colore le
cariche sono 3 ed anche loro possono essere
positive o negative.
44
Le forze non agiscono su tutte le particelle
45
(No Transcript)
46
Riassunto del riassunto
47
(No Transcript)
48
Spin and Chirality

• All particles in the Standard Model have an
  intrinsic spin, allowing us to roughly visualize
  each particle as a miniature top spinning in
  space.
• Technically, we associate a quantum number to
  this property called spin, and is fixed for all
  matter particles (quarks and leptons, alike) at
  1/2. Hence, all the particles carry the same
  internal angular momentum.
• The spin of all particles is described by a
  vector, S with cartesian components (Sx , Sy ,
  Sz)whose length never changes.
• At length scales dominated by quantum mechanics,
  the orientation of the spin is limited in a very
  non-intuitive way.

49

• The component of S along any given direction
  (say, along the x-axis) is limited to take on one
  of two values Sx ½h , in which case the
  particle is said to be "spin-up in the
  x-direction", or Sx -½h , in which case is
  "spin-down."
• Here, h is Planck's constant a very tiny unit
  of angular momentum.
• Even more bizarre is that despite this
  limitation, any component of S may be in a
  mixture (superposition) between the spin-up case
  and the spin-down case.
• Only probing the particle would cause the value
  of the x-component of the spin to snap to
  exclusively one of the two allowed values.

50

• There is nothing special about the x-, y- and the
  z-axis.
• In principle and in practice, one may be
  interested in the component of spin along a
  direction that lies between the x- and y-axis, or
  between the x- and z- axis, or between all three
  axis.
• Allowed values are still limited to ½h and -½h .
  
• Physicists are often interested in the particle's
  spin along its momentum, p (direction of motion).
  

51

• The component of spin along the particle's
  momentum is chirality.
• As usual, a particles chirality are limited to Sp
  ½h , in which case the particle is
  right-handed, or Sp -½h , in which case the
  particle is left-handed.
• An understanding of chirality is crucial to
  understand the selective nature of the weak
  nuclear force

Gli orsi polari sono mancini.(E chi lo sa? E chi
se ne frega? E come lo hanno capito?)
52
Force Mediating Particles

• The force mediating particles all have an
  intrinsic spin whose value is 1, making them
  bosons. They do not follow the Pauli Exclusion
  Principle.
• The photons mediate the electromagnetic force
  between electrically charged particles (these are
  the quarks, electrons, muons, tau, W, W). They
  are massless and are described by the theory of
  quantum electrodynamics.
• The W, W, and Z0 gauge bosons mediate the weak
  nuclear interactions between particles of
  different flavors (all quarks and leptons). They
  are massive, with the Z0 being more massive than
  the equally massive W and W.
• The weak force is that interactions involving the
  W and Wgauge bosons act on exclusively
  left-handed particles (those particles whose
  chirality is Sp -½h )

53

• The right-handed particles are neutral to the W
  bosons.
• The W and W bosons carry an electric charge of
  1 and 1 making those susceptible to
  electromagnetic interactions.
• The electrically neutral Z0 boson acts on
  particles of both chiralities, but preferentially
  on left-handed ones.
• The weak nuclear interaction is the only one that
  selectively acts on particles of different
  chiralities the photons and the gluons act on
  particles without such prejudice.

54

• These three gauge bosons along with the photons
  are grouped together which collectively mediate
  the electroweak interactions.
• The eight gluons mediate the strong nuclear
  interactions between color charged particles
  (quarks).
• Gluons are massless. But, each of the eight carry
  combinations of color and an anticolor charge
  enabling them to interact among themselves.
• The gluons and their interactions are described
  by the theory of quantum chromodynamics.

55
Da dove viene la massa delle particelle composte
(adroni)?
Il protone e composto da 3 quark uud La somma
delle masse dei quark uud e molto piu piccola
dalla massa del protone
La differenza di massa e dovuta alle interazioni
tra i quark. Anche se in teoria si sanno
calcolare queste interazioni, in pratica non si
riescono ad ottenere le masse degli adroni.
56
Da dove viene la massa delle particelle
fondamentali?
Le particelle forza Massa g gluoni (8)
0 g fotone 0 W,W-,
Z bosoni 80/90
GeV
Il modello standard non predice le masse delle
particelle. I valori delle masse sono stati
misurati sperimentalmente
57
Consideriam il quark top e lelettrone Il quark
top pesa circa 300.000 volte piu
dellelettrone. Nel modello standard entrambe
hanno massa nulla! Sembrano che abbiano massa
perche si muovono (con fatica) interagendo con
il campo di Higgs Idea chiave Nel Modello
Standard le particelle non hanno massa. La massa
e una proprieta che viene acquisita attraverso
linterazione con il bosone di Higgs sembrano
avere massa perche interagiscono con il bosone
di Higgs e diventano piu difficili da spostare.

58
Domanda perche lelettrone si accoppia meno del
quark top con il bosone di Higgs ed e quindi
piu leggero? Tristemente non abbiamo una
risposta a una domanda cosi ovvia
59
Nel Modello Standard ci sono molte altre cose
che non capiamo Per esempio Perche le
generazioni sono 3? Ce una sottostruttura?
Perche le masse sono quelle che sono? Dove
finita lantimateria creata nel Big-Bang? Dove
la mettiamo la gravita? La soluzione a questi ed
altri problemi non la si sa. La possibilita piu
accettata al momento e che il Modello Standard
sia solo una parte di una teoria piu grande
chiamata la Supersimmetria
Mah mah boh bohla solita merda! (Anna Mariella
Franzoni)
60
Supersimmetria

• Alcuni fisici, nel tentativo di unificare la
  gravita con le altre forze fondamentali, hanno
  suggerito che ogni particella fondamentale
  dovrebbe avere una particella ombra (shadow).
  Sono piu di 20 anni che cerchiamo queste
  particelle supersimmetriche

61
Teoria di Grande Unificazione

• Si crede che una GUT unifichera le forze forte,
  debole ed elettromagnetica
• Queste 3 forse saranno allora visibili come
  manifestazioni diverse a bassa energia di una
  stessa forza
• Le 3 forze si unirebbero ad una energuia alquanto
  elevata.

62

• La fisica di oggi ha teorie per la meccanica
  quantististica, per la relativita e per la
  gravita, ma queste teorie sono separate.
• Se vivessimo in un mondo con piu di 3 dimensioni
  spaziali forse si potrebbe superare questo
  problema.
• La teoria delle stringhe suggerisce che in un
  mondo in cui ci sono le 3 dimensioni standard, e
  qualche dimensione addizionale purche piccola,
  le particelle sono stringhe

63
lavventura continua
Gesù Pampino essere particella?! Essere fermione
o busone?!
Indipendetemente dallopinione personale dei
singoli fisici, il metodo di lavoro è ben testato
e permette uno studio sistematico.
Di tutto conosciamo il prezzo, di niente il
valore ! F. Nietzsche, Aforismi
64
The Standard Model

• The entire dynamics of the universe can be
  explained in terms of matter and by the forces
  that act on it.
• The Standard Model is divided in a similar
  manner ordinary matter particles (fermions),
  force mediating particles (bosons), and the Higgs
  particle (also a boson).
• Technically, quantum field theory provides the
  mathematical framework for the Standard Model.
  Consequently, each type of particle is described
  in terms of a mathematical field.

65
Particles of Ordinary Matter

• The matter particles described by the Standard
  Model all have an intrinsic spin whose value is
  determined to be 1/2, making them fermions. For
  this reason, they follow the Pauli Exclusion
  Principle.
• Apart from their antiparticle partners, a total
  of twelve different matter particles are known.
  Six of these are classified as quarks (up, down,
  strange, charm, top and bottom), and the other
  six as leptons (electron, muon, tau, and their
  corresponding neutrinos).
• These particles carry charges which make them
  susceptible to the fundamental forces ?
• Each quark carries any one of three color charges
  red, green or blue, enabling them to
  participate in strong interactions.

66

• The up-type quarks (up, charm, and top) carry an
  electric charge of 2/3, and the down-type quarks
  (down, strange, and bottom) carry an electric
  charge of 1/3, enabling both types to
  participate in electromagnetic interactions.
• Leptons do not carry any color charge they are
  color neutral, preventing them from participating
  in strong interactions.
• The down-type leptons (the electron, the muon,
  and the tau lepton) carry an electric charge of
  1, enabling them to participate in
  electromagnetic interactions.

67

• The uptype leptons (the neutrinos) carry no
  electric charge, preventing them from
  participating in electromagnetic interactions
• Both, quarks and leptons carry a handful of
  flavor charges , including the weak isospin,
  enabling all particles to interact via the weak
  nuclear interaction
• Pairs from each group (one up-type quark, one
  down-type quarks, a lepton and its corresponding
  neutrino) form a generation. Corresponding
  particles between each generation are identical
  to each other apart from their masses and flavors

68
(No Transcript)
69
(No Transcript)
70
Le 4 forze ( interazioni)
Intensità 10-38 10-5
10-2 1
Ogni forza è trasportata da una specifica
particella
71
I leptoni
I leptoni non subiscono linterazione forte vi
ricordate del muone??
Tre famiglie, ognuna contenente un elettrone e
un neutrino
Non costituiscono nessuna particella sono solo
loro stessi.
72
I quark
Murray Gell-Mann
Three quarks for Muster Mark J. Joyce,
Finnegans Wake
Up e down costituiscono la materia ordinaria (p
uud, n udd)
Gli altri (Ma chi li ha chiesti?) compongono
tutte le altre particelle osservate materia non
ordinaria.