Liceo Classico “V.Gioberti” Prof.sse: P.Porta e T
annuncio pubblicitario
Liceo Classico “Gioberti”, Torino Liceo Classico “V.Gioberti” Prof.sse: P.Porta e T.Morgante Liceo Classico “Gioberti”, Torino La composizione della materia: modelli • Nell’antichita’ : Democrito e Leucippo – ATOMO : costituente indivisibile della materia • 1897: Thompson – Scoperta dell’elettrone – Modello atomico a “panettone” • ~1900: Rutherford – – – – Inviando fascio particelle alfa Modello “sistema solare” Raggio nucleo ~ 10^-4 * Raggio atomo Instabilita’ orbite prof.sse Porta e Morgante - Progetto EEE 2 Liceo Classico “Gioberti”, Torino Ancora modelli • 1913: Bohr – Elettroni circolano su orbite ben precise – Orbite stabili -> elettroni non perdono energia – Emissione/Assorbimento energia dagli elettroni SOLO quando passano da un’orbita permessa ad un’altra – Tali emissioni/assorbimenti avvengono per pacchetti di energia (-> a frequenze) ben precise prof.sse Porta e Morgante - Progetto EEE 3 Liceo Classico “Gioberti”, Torino Modello di Bohr e le onde di De Broglie • 1923: De Broglie – Da Einstein: i fotoni sono sia “corpuscoli” sia onde – Ma allora anche gli elettroni hanno natura duale: possono avere anch’essi caratteristiche tipiche delle onde – Riottiene i risultati di Bohr sulle orbite degli elettroni, considerandoli come onde – Le onde di materia non ci dicono precisamente dove e’ situata una particella, ma indicano la probabilita’ di trovarla in un dato luogo. • Principio di indeterminazione di Heisenberg prof.sse Porta e Morgante - Progetto EEE 4 Liceo Classico “Gioberti”, Torino Modello quantistico atomo idrogeno • Schroedinger: ha definito con precisione i livelli energetici (= porzioni di volume attorno al nucleo) nei quali e’ possibile trovare uno o piu’ elettroni prof.sse Porta e Morgante - Progetto EEE 5 Liceo Classico “Gioberti”, Torino Dall’atomo al suo nucleo • Il nucleo di un atomo e’ costituito da nucleoni: – protoni: di massa ~ 1836 volte quella dell’elettrone, e carica elettrica +e – neutroni: particelle neutre di massa di poco maggiore a quella dei protoni • Definizione: – numero atomico Z == numero di protoni – numero di massa A == numero di neutroni N + Z es: Carbonio 14: 14 6 C A=14, Z=6,N=8 prof.sse Porta e Morgante - Progetto EEE 6 Liceo Classico “Gioberti”, Torino Forza nucleare forte • È la forza che nel nucleo controbilancia la forza elettrostatica repulsiva permettendo l’esistenza dei nuclei. • Ha un raggio di azione di 10^-15 metri. prof.sse Porta e Morgante - Progetto EEE 7 Liceo Classico “Gioberti”, Torino Particelle elementari • L’elettrone e’ considerato elementare • Protoni e neutroni, invece, sono a loro volta formati da ulteriori particelle piu’piccole: – i Quark prof.sse Porta e Morgante - Progetto EEE 8 Liceo Classico “Gioberti”, Torino I Costitutenti della materia (10-18 m ) Elettroni Atomo nucleo nucleone quark 10-10 m 10-14 m 10-15 m 10-18 m prof.sse Porta e Morgante - Progetto EEE 9 Liceo Classico “Gioberti”, Torino I Quark • L’esistenza dei quark è stata ipotizzata nel 1963 da GellMann e Zweig per spiegare la “zoologia” delle particelle elementari. • Il loro nome deriva da una frase enigmatica tratta dal romanzo di James Joyce “FinnegansWakes” . “Three quarks for Mr. Marks!” • Sono stati scoperti negli anni ‘70 e ’90. • Costituiscono, per quanto ne sappiamo i mattoni fondamentali della materia ordinaria. • Sono dotati di massa, carica elettrica e di un nuovo tipo di carica che può assumere tre diversi valori. prof.sse Porta e Morgante - Progetto EEE 10 Liceo Classico “Gioberti”, Torino Le forze fondamentali della natura • Forza Gravitazionale – intensita’ 10^-43 • Forza nucleare debole – intensita’ 10^-6 Forza elettrodebole • Forza elettromagnetica – intensita’ 10^-2 ? • Forza nucleare forte – intensita’ 1 prof.sse Porta e Morgante - Progetto EEE 11 Liceo Classico “Gioberti”, Torino Forze e particelle elementari • Leptoni: particelle elementari che risentono SOLO della forza nucleare debole ma non di quella forte – Sono sei: Elettrone, • Muone, Tau,Neutrino Elettrone, Neutrino Muone, Neutrino del Tau • Adroni: particelle che risentono di ENTRAMBE le forze nucleari e della gravita’. Non sono elementari, ma composti da Quark. – Si dividono in • Mesoni: due quark • Barioni: tre quark (es. Protone, Neutrone) prof.sse Porta e Morgante - Progetto EEE 12 Liceo Classico “Gioberti”, Torino Modello Standard adroni leptoni Up Down e νe Strange Charm µ νµ Top Bottom τ ντ prof.sse Porta e Morgante - Progetto EEE 13 Liceo Classico “Gioberti”, Torino Radioattivita’ • Nuclei stabili fino a Z ~83 • Con piu’ protoni, i nuclei sono instabili. • Instabilita’ equivale a : – cambio di struttura – emissione di particelle prof.sse Porta e Morgante - Progetto EEE 14 Liceo Classico “Gioberti”, Torino Particelle radioattive • Particella alfa: sono costituite da due neutroni e 4 due protoni; si indicano con α. He 2 • Particelle beta: sono gli elettroni emessi da un nucleo; si indicano con β−. • Positroni: hanno massa uguale ad un elettrone, ma carica positiva; si indicano con β+ . – Un positrone e’ l’antiparticella dell’elettrone • Raggio gamma: un fotone di alta energia; si indicano con γ . – Un nucleo emette un raggio γ e passa ad un livello energetico inferiore prof.sse Porta e Morgante - Progetto EEE 15 Liceo Classico “Gioberti”, Torino I decadimenti • Decadimento alfa: il nucleo perde due neutroni e due protoni – Z decresce di 2 – Il numero di massa A di 4 • Decadimento beta-: un neutrone si trasforma in un protone e in un elettrone – Z aumenta di 1 – Il numero di massa A rimane invariato • Decadimento beta+: il nucleo emette un positrone. – Z decresce di 1 – Il numero di massa A rimane invariato • Decadimento gamma: un nucleo da livello instabile passa ad un livello energetico inferiore, stabile, emettendo un fotone ad alta energia. prof.sse Porta e Morgante - Progetto EEE 16
