Particelle e forze: il Modello Standard

Qualche tempo fa, nell’articolo “Le Interazioni Fondamentali e la Grande Unificazione delle Forze” abbiamo parlato delle quattro straordinarie Interazioni che sono alla base di tutte le forze dell’universo, praticamente, un primo tentativo di formulazione di una teoria unificatrice della fisica.
Ricordiamo, citando il suddetto articolo precedente, quali sono le Interazioni Fondamentali:
-Interazione Elettromagnetica, in grado di spiegare fenomeni naturali come la luce, l’elettricità e il magnetismo, che sono il risultato dell’interazione tra corpi carichi e campi elettromagnetici;
-Interazione Gravitazionale, che, come si può immaginare, determina e governa la Forza di Gravità, e a cui fa riferimento sia alla Legge di Gravitazione Universale, sia alla Relatività di Einstein;
-Interazione Nucleare Forte, che tiene uniti i quark (particelle costituenti dei protoni e dei neutroni), e gli stessi protoni e neutroni all’interno dei nuclei atomici;
-Interazione Nucleare Debole, che governa i decadimenti e la radioattività.
Si è notato che ad alte energie, l’Interazione Nucleare Debole, e l’Interazione Elettromagnetica possono essere ricondotte alla stessa forza fondamentale: l’Interazione Elettrodebole, così come magnetismo ed elettricità furono condotte ad Interazione Elettromagnetica nel 1873 ad opera di James Clerk Maxwell.

Dopo le dovute precisazioni, passiamo a stabilire cos’è il Modello Standard nella Fisica delle Particelle.
Il Modello Standard è una teoria fisica che descrive il comportamento e le relazioni di tre delle quattro Interazioni Fondamentali, quali Interazione Nucleare forte, debole ed Elettromagnetica. (Le ultime due possiamo facilmente considerarle un’unica forza, l’Interazione elettrodebole.)
Ora, a cosa servono queste forze, e cosa c’entra il Modello Standard?
Sappiamo che tutto, in natura, è fatto di molecole, e che le molecole sono fatte di atomi. Sappiamo anche che gli atomi sono fatti da protoni, elettroni e neutroni.
Fino a qui ci siamo. Ma se io vi chiedessi di cos’è fatto un protone, voi mi sapreste rispondere?
Qualunque sia la vostra risposta, quella corretta sarà “un quark”, e tra poco vi spiegherò il perché.

Il Modello Standard organizza le particelle Fondamentali della materia in classi, e ne stabilisce dei ruoli in natura, gli stessi ruoli che stabiliranno la natura stessa dell’universo!
Però, per essere funzionante, bisogna prendere le particelle BASE, quelle realmente indivisibili.
Di conseguenza, attraverso accelleratori di particelle, i fisici sono stati capaci di stabilire che, ad esempio, sia i neutroni sia i protoni sono formati da particelle infinitamente piccole (in diverse proporzioni per ciascuna) chiamate Quark.
Tutte queste particelle sono state suddivise in due grandi classi:
-Fermioni, particelle con Spin (numero quantico che stabilisce le proprietà delle particelle sotto l’effetto di un campo magnetico non omogeneo) semintero;
-Bosoni, con Spin intero.

I Fermioni sono classificati a loro volta in diverse classi, tra cui Quark (e le sottoclassi di Quark) e Leptoni (tra cui elettroni e neutrini), costituenti di neutroni, protoni ed elettroni, che costituiscono a loro volta la materia di tutto l’universo.
Ma se i Fermioni costituiscono il tutto, allora i Bosoni che sono?
I Bosoni sono particelle particolari, molto particolari.
Essi infatti GOVERNANO le Interazioni Fondamentali! Stabiliscono le forze, come agiscono, e come si comportano i corpi a loro soggetti! Sono i Bosoni che giocano con le leggi della fisica, sono le vere e proprie “particelle di Dio”!
Infatti il Bosone di Higgs governa il concetto di Massa, il fotone governa l’Interazione elettromagnetica, I Bosoni W e Z l’Interazione Nucleare debole, il Gluone l’Interazione nucleare forte, e il Gravitone (teorizzato) l’Interazione Gravitazionale.

Se nel mondo esistono giocatori e pedine, i Bosoni sono gli unici che si possono definire giocatori. Ogni singola proprietà, ogni singola forza è governata da piccole e uniche particelle, insignificantemente piccole. Ma nonostante questo, niente, neppure un’intera galassia sarebbe capace di opporsi alla loro… “volontà” se così la si può chiamare.

“Non piangere sul latte versato, tutte le forze dell’universo sono state inclini a versarlo.”
cit.

Attenzione ai Bosoni!

Luigi Marchese

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