Enigmatici quarks

Sulla strada della fisica moderna
I quark sembrano uguali,
Ma odorano diversamente (*)
Quark e colori
I quarks sono in tre mescolabili colori. Gli anti-quarks, in anti-colori.
Qui sotto, due parti di una famiglia di quark stanno camminando per un incontro.
d down
u up
s strange
c charm
b beauty/bottom
Se un quark incontra un suo anti-quark – nasce un mesone
(non confondere con “mesaliance”, cioè il matrimonio sbagliato)
t top
Tantissime
persone hanno
lavorato per
scoprire un (top)
quark …
a)
b)
Neutrone** (udd)
Protone (uud)
Isospin=1/2
Massa m=938.27231 ±0.00028 MeV (=1836 masse di elettrone)
Momento elettrico D= (-3,7±6,3)x10-23 e cm
Momento magnetico m= 2,792847386 ± 0,000000066 μB
Tempo di vita t=1,6x1025 anni (>>età dell'universo =14,5x109 anni)
Isospin=1/2
Massa m=939.56563 ±0.00028 MeV (un po' più del protone)
Momento elettrico D< 12x10-26 ecm
Momento magnetico m= -1,91304275±0,000000456 μB
Carica elettrica q=(-0,4±1,1)x10-21 e (leggi: zero!)
Tempo di vita t=888,65 ± 3,5 s (= quarto d'ora accademico!)
Il protone (a) e la particella D+ (b) sono costruite nello
stesso modo - con due quark “up” e un quark “down”.
L'unica differenza è nello spin, tale per cui la particella
D+ è il 30% più pesante del protone.
Modello standard delle particelle e interazioni fondamentali
INTERAZIONE
Gravitazionale
PARTICELLE
SORGENTE
MEDIATRICI
massa
gravitone G
MASSA POTENZA
SIMBOLO
10
10-2
1
fotone 
0
Forte
gluone g
0
Debole
(*) In

carica debole bosoni W
0
Z
-39
0
Elettromagnetica carica
colore
LEPTONE: SPIN=1/2
80 GeV 10
91 GeV
e
e

-
MASSA
GeV/c2
< 7x10-8
0.000511
< 0.0003
0.106
< 0.03
1.7771
QUARK: SPIN=1/2
CARICA
SIMBOLO
ELETTRICA
0
-1
0
-1
0
-1
u
d
c
s
t
b
MASSA
GeV/c2
CARICA
ELETTRICA
?0.003
?0.006
1.5
?0.1
170
4.7
2/3
-1/3
2/3
-1/3
2/3
-1/3
-7
figura la dimensione del quark corrisponde alla sua massa. L'unico trucco necessario era di
usare quattro dimensioni –le masse scalano con la quarta potenze della dimensione lineare.
Nota che la coda indica la carica – positiva o negativa.
(**) Se il leptone è una moneta greca leptone (1 cent), 2.3 g, allora il neutrone è un cubo di acciaio di
8 cm di lato.
Le masse dei quark leggeri sono note con almeno il 50% di errore.
I migliori dati sono i seguenti : 1/2(mu+md)=4.2 MeV/c2; 1.5<mu<5 MeV; 5<md<9 MeV/c2
E per il quark strange ms=0.105±0.033 GeV/c2 [Manohor 2002]
Dopo tutto i quark sono particelle leggere: il quark u è solo sei volte più pesante dell'elettrone
4/1