Linac: accelera gli ioni grazie ad un campo elettrico
oscillante dovuto a un’onda elettromagnetica presente nel
tubo contenente elettrodi forati
Ciclotrone: Gli ioni partono dal suo centro, in un campo B
uniforme, e sono accelerati nel vuoto lungo una spirale
quando passano nello spazio tra due elettrodi, a forma di D,
a cui è applicata una tensione alternata.
Sincrotrone:Accelera le particelle che sono curvate dai
magneti in modo da girare in un tubo circolare a vuoto.
L’accelerazione avviene nella cavità a radiofrequenza, il
cui campo oscilla in modo da dare un impulso a ogni
passaggio in un pacchetto di particelle.
Annichilazione: si ha quando una particella e una
antiparticella incontrandosi scompaiono: tutta l’energia
congelata nelle loro masse e tutta l’energia cinetica
compaiono sotto forma di nuove particelle neutre e coppie
di particella e antiparticella. Il fotone virtuale è una
particella forza che trasporta energia dallo stato iniziale a
quello finale.
Diffusione: avviene quando una delle due particelle cambia
direzione e, talvolta, parte della sua energia cinetica si
trasforma in altre particelle e antiparticelle e in fotoni. Gli
stati iniziali e finali differiscono, perché attraverso il fotone
virtuale, le particelle si scambiano un impulso
Principio di indeterminazione di Heisenberg: non ha
effetti visibili nel mondo macroscopico, ma si fa sentire al
livello delle molecole, degli atomi e delle particelle sub
atomiche. Le due forme si riferiscono all’impulso
scambiato oppure all’energia scambiata 1) ΔxΔp=Ћ più
grande è l’impulso Δp portato dalla particella forza più
piccole sono le distanze Δx che la stessa particella-forza
esplora. 2) ΔEΔt=Ћ più grande è l’energia ΔE portata dalla
particella forza in una annichilazione, più breve è
l’intervallo di tempo Δt durante il quale il fenomeno
avviene.
Maggiore energia negli acceleratori: - nella diffusione
per Heisenberg, più grande è l’energia delle particellemateria che collidono, più piccole sono le dimensioni che si
esplorano.
–nell’annichilazione, per la relazione di Einstein, più
grande è l’energia delle particelle-materia che collidono,
maggiore è la massa delle nuove particelle che possono
essere create.
Neutrini: particella elementare con spin 1/2. La sua
interazione con le altre particelle è quasi nulla. Possiedono
massa molto piccola, ma non carica. Possono essere
elettronici, muonici o tauonici. Possono scambiare solo
bosoni intermedi e percui sono soggetti alla forza debole
Leptone: particella della famiglia degli elettroni, muone,
tauone e neutrini corrispondenti. Non risentono della forza
forte.
Quark: Sono particelle materia cariche, che si legano
mediante la forza forte. Protoni e neutroni sono composti
da tre quark. Up, down, charme, strange, beauty e top.
Emettono e assorbono gluoni, fotoni e bosoni, sono
soggetti alle tre forze.
Adrone: neutroni, protoni e nuclei sono particelle
composte da quark e dette collettivamente adroni.
Forze: le forze del mondo atomico e subatomico sono dovute
allo scambio tra particelle materia di particelle forza, dette
virtuali perché hanno vita brevissima. Le particelle forza sono
dette mediatori.
Forza forte: si esercita tra quark ed è mediata da una famiglia
di otto gluoni. A causa dello scambio di gluoni tra quark, i
protoni e i neutroni si legano a formare i nuclei, la forza
nucleare è una conseguenza delle forze forti che agiscono nei
quark.
Forza debole: induce, per esempio, la trasformazione di un
quark-u in un quark-d. Le particelle forza che causano queste
trasformazioni sono i bosoni intermedi carichi W+ e W- . Il
terzo mediatore è il bosone intermedio neutro Z responsabile
della diffusione neutrino elettrone. I processi elementari che
coinvolgono i bosoni carichi sono la causa del decadimento
beta dei nuclei
Tre famiglie: le particelle materia si raggruppano in tre
famiglie a seconda della loro massa (espressa in GeV). La
prima ha particelle stabili che costituiscono l’atomo. Le altre
due hanno particelle instabili di breve durata che decadono in
particelle stabili. La particella più leggera è sempre il neutrino.
Spin: tutte le particelle materia hanno spin ½. Le particelle
forza hanno tutte spin 1.
Accoppiamento del mediatore di una forza. Ciascuna delle
tre forze subatomiche fondamentali è definita da due parametri:
la massa e l’intensità. Quest ultima è quantificata
dall’accoppiamentoE’ l’inverso del numero di volte in cui due
particelle materia si devono trovare nello stesso punto dello
spazio, prima che avvenga l’emissione di n mediatore. Più
l’accoppiamento è grande, più la forza è intensa.
Forza debole ed elettromagnetica: La forza debole è molto
meno intensa di quella elettromagnetica, anche se i loro
accoppiamenti sono simili, perché i raggi d’azione sono
diversissimi, visto che i mediatori della forza debole sono
massivi. Il raggio d’azione di una forza è determinato dal
principio di indeterminazione.
L’unificazione delle forze: si pensa che la forza
elettromagnetica e quella debole siano manifestazioni diverse
della stessa forza, la forza elettro-debole che ha quattro
mediatori
Campo di Higgs: è un campo scalare presente in tutto lo
spazio ed interagisce con se stesso e con altre particelle, tranne
i fotoni e i gluoni. Per questo tutte le particelle, tranne fotoni e
gluoni, sono rallentate quando si propagano e quindi hanno
massa. Il bosone di Higgs è la particella forza responsabile di
questo. Tutte le particelle-forza e le particelle materia, da sole,
in uno spazio veramente vuoto, avrebbero massa zero
Unificazione elettroforte: a causa dell’esistenza di tutte le
partcelle, gli accoppiamenti delle forze fondamentali non sono
costanti, ma cambiano al variare dell’energia scambiata; alcuni
aumentano con l’energia mentre altri diminuiscono.
Supersimmetria: impone una sostanziale simmetria tra i due
tipi di particelle, essa richiede che a ogni particella-materia
nota, corrisponda una superparticella-forza non ancora scoperta
e viceversa.
