Caricare documenti e articoli online 
INFtub.com è un sito progettato per cercare i documenti in vari tipi di file e il caricamento di articoli online.


 
Non ricordi la password?  ››  Iscriviti gratis
 

La teoria quantistica del campo

fisica



La teoria quantistica del campo



La teoria quantistica dei campi suppone che i campi siano trasportati da quanti. Invece di affermare che la prima particella stabilisce un campo diremo che essa emette dei quanti di quel tipo di campo e che la seconda particella li assorbe.

Ma come una particella (es. un protone) emette un'altra particella con massa non nulla e rimane ancora un protone?Violerebbe la legge di conservazione dell'energia. Ma noi conosciamo la legge di conservazione dell'energia con un certo fattore d'incertezza per il principio d'indeterminazione:

∆t ∆E > h

più grande è l'apparente violazione dell'energia ∆E più breve è il tempo per cui può avere luogo. Ogni particella emette una particella forza, questa emissione avviene indispensabilmente dal successivo riassorbimento ed acca 535i82f de continuamente. Ogni particella materia è una sorgente incessante di particelle-forza  che sono poi riassorbite in un tempo brevissimo determinato dal principio d'indeterminazione, inoltre il raggio d'influenza di ogni particella-forza è inversamente proporzionale all'energia.



Soltanto se una particella  si trova a passare al momento giusto entro questo raggio d'influenza potrà assorbire la particella-forza e mutare direzione.

Se invece la particella-forza non trova una particella da cui essere assorbita, verrà riassorbita dalla particella materia che l'ha emessa e l'energia dell'elettrone tornerà ad essere quella iniziale senza duratura violazione della conservazione dell'energia.



Una particella-materia non è sempre identica a se stessa per il solo fatto di essere soggetta ad alcune delle 4 forze fondamentali, essa emette e riassorbe le particelle forza corrispondenti.


FORZA

Raggio d'azione

Intensità

Bosone portatore

Massa a riposo

Spin

Carica

elettrica

agisce su

il suo ruolo

Forte

fino a 1 fm


Gluone

(8 diversi)




Quark

Lega i quark all'interno degli adroni

Debole

< 1 fm


Bosone intermedio o Debolone o Astenone

Tra 81 e 92 Gev


+1 o -1

Quark

Elettroni

Neutrini

Regola il decadimento radioattivo

Elettromagnetica



Fotone




Quark

Elettroni


Lega gli elettroni al nucleo

Gravitazionale





Gravitone




Quark

Elettroni

Neutrini

Lega i pianeti al sole d alle galassie. Determina il peso degli oggetti



Fu dato il premio Nobel 1973 a Glashow, Salam e Weinbetg che teorizzarono l'esistenza della forza elettro-debole, cioè così come il fotone è i veicolo della forza elettromagnetica debbono esistere particelle pesanti che trasportano la forza debole.

1984 premio Nobel a Carlo Rubbia che conferma l'esistenza di queste particelle.



Agli inizi del '900 tutta la materia conosciuta poteva essere descritta mediante 4 particele elementari: elettrone, protone, neutrone e fotone. A Partire dagli anni '30 questo panorama cominciò a mutare con la comparsa di numerose altre particelle, con l'introduzione dello spin, la scoperta dell'antimateria e la relatività.

Facendo urtare particelle ad alta energia per studiarne i frammenti ci troviamo a prima vista di fronte ad una situazione molto complessa, con centinaia di nuove particelle diverse. Ma ad un esame più approfondito possiamo riportarle ad un numero limitato di ruppi, i cui membri hanno proprietà simili. Attraverso questa classificazione arriviamo a conoscere le chiavi della struttura più profonda della materia su un numero di particelle fondamentali e di informazioni possibili.



Note

1 fm raggio di un protone 10 -15 m

Bosone portatore particella che trasporta la forza

Gravitone particella ancora da scoprire

h : costante di Planch

GeV (Joule) energia sufficiente a creare la massa di un protone o di un neutrone

I fisici sono riusciti ad identificare 4 tipi di forze:

  • La forza gravitazionale che ha origine  dalla presenza di materia. Nel regno subatomico è trascurabile. E' cumulativa ed agisce su un campo di estensioni infinite.
  • La forza elettromagnetica che include le interazione elettriche e magnetiche ed è responsabile dei legami molecolari e della struttura dei solidi. Ha un raggio di azione infinito. E' una forza cumulativa ma può essere schermata diminuendone l'effetto. All'interno del nucleo agisce cumulativamente determinando strutture e stabilità.
  • La forza nucleare debole che causa alcuni processi radioattivi ed alcuni tipi di interazioni tra particelle: decadimento β del nucleo ecc. non è influente nei legami nucleari e il suo raggio d'azione è minore di 1fm (cioè trascurabile tra particelle distanti 10 -15 metri)
  • L'interazione forte che genera i nuclei atomici. Ha un raggio d'azione limitato (1fm) gli elettroni non risentono del suo effetto. E' dominante nel decadimento β.

Il g.u. intende una forza unificatrice, alla base di queste quattro. L'idea di questo progetto unificatore è di Albert Eistein.

Lo studio dei sistemi meccanici richiede solo la conoscenza di 2 forze: La gravitazionale (che conferisce un peso a tutti i corpi, l'attrazione tra 2 corpi è trascurabile) e l'elettromagnetica ( tutte le forze prese in considerazione in origine sono di natura elettromagnetica: forza di contatto, di attrito, le forze viscose, la resistenza all'aria, le forze elastiche, di tensione, ecc) dal punto di vista microscopico hanno tutte origine dall'interazione reciproca fra gli atomi.

Quando trattiamo di sistemi macroscopici possiamo ignorare la loro origine microscopica. - vedi pag. 421 -


Criteri di classificazione delle particelle fondati su:

adroni

  la massa    leptoni 0,511 MeV

mesoni 140 MeV

barioni 938 MeV


bosoni (valori interi)quark che rappresentano i portatori della forza

lo spin

fermioni (hanno valori semi-interi)quanti che costituiscono la materia. da Fermi


stabili

vita media

instabili



La scoperta dell'antimateria fece cadere la concezione materialistica della natura. Nel 1932 Anderson scoprì l'elettrone positivo, il positrone, la cui esistenza era solo supposta da Dirac. Esso, un'antiparticella a massa uguale e carica opposta alla sua particella dalla quale viene neutralizzata una volta venendone a contatto. Successivamente nel 1954 Segre e Chamberolovin scopriranno l'antiprotone. Oggi ogni particella ha la sua corrispondente antiparticella. - vedi pag. 410,411 -

Nella metà degli anni '30 le particelle conosciute erano protone neutrone elettrone positrone, e Fermi ipotizzò, studiando il decadimento β del nucleo, l'esistenza del neutrino.

Nel 1935 Yukawa ipotizzò l'esistenza di un mesone, nel '37 venne trovata l'esistenza dei raggi cosmici, nel '48 il mesone fu fotografato in alcuni emulsioni fotografiche esposte a raggi cosmici. In seguito Mesone π, neutrone e protone furono classificati adroni (che significa forte)

In torno al '50 vennero costruiti i grandi acceleratori (Berkeley, Brooklyn, C. E. R. N. a Ginevra Serpukhov) e fu possibile scoprire altri mesoni: k,μ, x,

Negli anni '70 la tabella delle particelle conosciute crebbe enormemente, allora si pensò che non fossero particelle prive di struttura  ma fossero fatte di qualcosa di più elementare: i quark. Nel 1963 l'america Gell-Mall e indipendentemente George Zweig ipotizzarono il modello a quark. L'idea base fu che gli adroni (barioni e mesoni) fossero costituiti da quark e dai loro antiquark. I quark possono possedere carica positiva o negativa pari a +2/ 3 o a -1/ 3 della carica elettronica e sono distinti da nomi quantici, ne conosciamo 6: Up, Down, Strange, Charme, Bottom e Top. Combinandosi a gruppi di 3 forano i borioni e a gruppi di 2 i mesoni.

Es:    Protone = up, up, down (+2/ 3 +2/ 3 -1/ 3) Neutrone = down, down, up (-1/ 3 -1/ 3 +2/ 3)



Oggi le particelle sono suddivise in 3 famiglie: leptoni, quark e portatori di forza.







Note

MeV : 10 6 elettronVolt






Privacy




Articolo informazione


Hits: 1585
Apprezzato: scheda appunto

Commentare questo articolo:

Non sei registrato
Devi essere registrato per commentare

ISCRIVITI



Copiare il codice

nella pagina web del tuo sito.


Copyright InfTub.com 2024