MASSA, CARICA, SPIN
DELLE PARTICELLE ELEMENTARI
(MODELLO STANDARD)
http://www.controlyourcash.com/2013/07/10/the-standard-model-theory-of-personal-finance/
Il Bosone di Higgs non è nella tavola sovrastante
La sua massa è 125 GeV, spin =0, Carica = 0.
PROFILO STORICO LAMPO
Nel Primo Novecento i grandi fisici
Due particelle credean che bastassero:
Novantasette ecco l’ELETTRONE,
Nel Diciannove si scopre il PROTONE.
(Altri direbber che invece son tre,
ma il FOTON non fu scoperto: c’è).
Potrebbero bastare queste due
Particelle, ma già nel Trentadue
Viene scoperto l’instabil NEUTRONE,
E pur nel Trentadue l’ANTIELETTRONE.
Dunque la situazione è assai più seria:
c’è la materia e c’è l’antimateria.
L’antimateria definir non costa:
tutto è uguale, la carica è opposta,
Ma se particella ed anti s’incontrano
In un lampo di radiazion s’annichilano.
Incomincian le conquiste teoriche:
le particelle prima si prevedono,
poi con più e più costosi esperimenti
si rivelano, e tutti son contenti.
Quarantasette: si scoprono i MESONI
Primi i PIONI (tacciamo i muoni!).
Queste particelle e affini, a dir il vero
Dette bosoni, hanno spin intero,
e presto ci si accorse che trasmettono
tutte le forze che materia reggono.
Ma che è lo spin? Nessuno lo sa.
Posso sol dire che se passerà
di spin s [esse] particelle un fascio
in un esperimento che tralascio
di descrivere e vuol campo magnetico
non uniforme (Stern-Gerlach chiamasi)
2s +1 [due esse più un] fascetti mostrerà,
da cui la esse si calcolerà.
Quindi, per esempio, un fascio di protoni in campo
magnetico si spezza in due fasci, e dall’equazione 2s+1
= 2 troviamo che per il protone s = ½.
Poi ch’è noto che un campo magnetico
l’energia di particella carica
rotante dovrebbe influenzare
secondo il suo momento angolare,
Non sarà stran se vorremo associare
Questa “esse” al momento angolare ,
e il nome spin, inglese “rotazione”,
ci ricorda questa associazione.
Dunque i bosoni hanno spin intero
Ed i fermioni l’hanno semintero.
(Fermioni e bosoni, ognun lo sa
Si distinguon per molte proprietà).
Le particelle sono alquanto instabili,
e solo poche sono invece stabili:
le instabili una in altra decadono
e in fine ne troviam qualcuna stabile:
per un barion trovi almeno un proton,
per lepton sol foton, neutrini, elettron.
Quanti protoni troverem da ultimo
Definiscono il numero barionico
E qui s’impone una correzione:
differisce dal suo antibarione
il barione per l’opposta carica
e per l’opposto numero barionico.
Più complicato il mondo si trovò,
di particelle comparve uno zoo:
Strane e non strane, Bosoni e fermioni,
i pesanti barioni, i leggeri leptoni
ai qual, Cinquantasei , assai piccini
si aggiunsero i primi due neutrini....
Quell’anno stesso, spinti dall’ebbrezza
Viene scoperta pure la Stranezza.
(Se si crede lo spin stramba grandezza,
che cosa dovrò dir della stranezza?
Ma poi che alla tavola mi limito,
della stranezza che io parli è inutile,
se non per dire che senza il quark Strano
cercar “stranezza” in particella è vano).
Verso la fine degli anni Sessanta
Di particelle la folla era tanta:
Trentasei Meson, cinquanta barion,
ordin chiedeva tale confusion,
senza contare che a ognuna di quelle
si associavan l’antiparticelle,
E belle carriere furon create
Scoprendo particelle ormai scordate.
IL MODELLO STANDARD (Ricordare la Tavola).
Ma con i quark è finita la fiera,
di particelle è ridotta la schiera,
e si è creato lo standard modello,
che in sua semplicità è assai più bello.
Non è il solo model, ne hai altri ancora,
ma questo è il più seguito, almen per ora.
Oggi, e già siamo nel duemilasedici,
ci siam fermati a fermioni dodici
di cui sei quarks e sei son i leptoni,
(ma dentro stan nascosti dei prioni?).
Per i quark il barionico numèro
Val un terzo; per i lepton val zero.
hm, licenza poetica.
Cinque i bosoni: (i) dapprima i fotoni
dell'elettromagnetismo; (ii) i gluoni
per la forza forte, mentre la debole
(iii, iv) vuol Zeta e Vidoppio. Arrivò per ultimo
(v) quello di Higgs. Tra i bosoni, a dir vero
tutti (men uno) hanno carica zero.
Vidoppio invece se ne sta al di fuori,
più e men uno son i suoi due valori.
In MeV le masse son zero, ma due,
Zeta e Vidoppio, sen stan sulle sue.
Vidoppio ha ottanta, sappiamo, di massa;
con novantun due, Zeta lo passa.
Di Higgs il bosone vuol chiuder la fila
con massa centoventicinquemila,
Lo spin è zero, ed è nulla la carica,
Higgs fu scoperto nel Duemiladodici.
Ma qui occorre ben fare attenzione,
ogni forza è trasmessa da un bosone
e son quattro le forze, tra le qual
qui tacciam della gravitazional.
Di boson parleremo e di gluoni,
Ma tacerem del tutto i gravitoni:
il graviton si fa le cose sue,
con spin eccezional, che vale due.
Di gluoni otto specie ci son,
agiscon su quark e su altri gluon.
Quanto ad Higgs, di qui non si passa
se una particella vuole massa.
Solo il bosone di Higgs ha spin zero
Per gli altri invece, e ciò resta ancor vero
Bosoni uno e fermioni un mezzo,
cose che noi sapevamo da un pezzo.
Come vediam, non ci son più barioni
E non ci son neanche più i mesoni:
I barioni li formano tre quark,
i mesoni un quark e un antiquark:
provate tutte le combinazioni
ed avrete i barioni ed i mesoni.
Classifichiamo i dodici fermioni:
quark e leptoni, tre "generazioni".
Una matrice la puoi far da te,
di righe quattro, e colonne tre.
Or procedendo dai quark ai leptoni
vediam le singole generazioni.
(i) Up, Down - Neutrin d'elettrone, elettrone.
(ii) Charm, Strano - neutrin muone, muone
(iii) Top, Bottom - neutrin di Tau, Tau infine;
delle generazioni siamo alla fine.
Riga per riga sono egual le cariche
due terzi, men un terzo, zero, e l'ultima
men uno. Or riga per riga le masse.
Zero i neutrini, o comunque assai basse.
Ultima riga elettron zero e cinque
mentre il muone ha già centocinque,
Nessuno col Tau a scherzare si mette:
millesettecentosettantasette.
Ha l'Up due e tre, il Down quattro e otto
(Up vuol dir sopra, e Down vuol dir sotto).
Milduecentosettantacinque il Charme,
Strano centoquattro.Ed or allarme,
Il Top difatti fa proprio spavento
con Centosettantunmiladuecento
Col Bottom finisce una schiera tanta
a massa quattromilacentottanta.
Up e Down son i soli costituenti
di proton, neutron, nuclei di elementi.
Naturalmente sorge la questione:
se basta la prima generazione
a costruir la materia ordinaria,
a che serve una folla tanto varia?
quark in quark e leptoni in leptoni
son le permesse trasformazioni
che avvengon tramite la forza debole.
Ma due prioni (e antiprioni) bastano
tutta la materia a costruire
Vari schemi si posson definire.
Nel modello di Harari i due prioni
han carica un terzo o zero. I fermioni
si contentan di tre, ma i bosoni
vogliono due od anche sei prioni.
Pur i gluoni son così formati
ma qui i dettagli son più complicati.
Alla fine siam giunti: se scordare
Ciò non volete, datevi da fare.
