Particella (fisica)

Schema generale dell'organizzazione delle particelle, delle interazioni e della materia

In fisica una particella è un costituente microscopico della materia. Le particelle si suddividono in elementari e non-elementari: le prime, descritte dal modello standard, sono considerate indivisibili, le seconde sono aggregati delle prime.

Un'altra classificazione avviene a partire dallo spin, che permette di distinguere due classi di particelle:

I fermioni obbediscono al principio di esclusione di Pauli (due fermioni identici non possono occupare simultaneamente lo stesso stato quantico) e seguono la statistica di Fermi-Dirac. I bosoni invece sono liberi di affollare lo stesso stato quantico e seguono la statistica di Bose-Einstein.

Anche quando dotate di massa, le particelle elementari sono spesso studiate e modellizzate come oggetti puntiformi.

Particelle elementari

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Lo stesso argomento in dettaglio: Particella elementare.
Modello standard delle particelle elementari
  • Fermioni, divisi in due classi più le rispettive antiparticelle.
  • Leptoni, soggetti all'interazione debole ed elettromagnetica (se la carica è diversa da 0), suddivisi in tre famiglie, ad ognuna delle quali è associato un particolare neutrino:
Nome Carica elettrica Massa (GeV/c2)
Elettrone (e, β) –1 0,000511
Neutrino elettronicoe) 0 < 2,2×10−10
Muone (μ) –1 0,1056
Neutrino muonicoμ) 0 < 1,7×10−4
Tauone (τ) –1 1,777
Neutrino tauonicoτ) 0 < 0,0155
Nome Carica Massa stimata (MeV/c2)
Quark up (u) +2/3 da 1,7 a 3,3 [1]
Quark down (d) -1/3 da 4,1 a 5,8 [1]
Quark strange / Sideways (s) -1/3 da 80 a 130 [1]
Quark charm / Centre (c) +2/3 da da 1.160 a 1.340 [1]
Quark bottom / Beauty (b) -1/3 da 4.150 a 4.220 (schema MS)[2]

da 4.620 a 4.680 (schema 1S)[3]

Quark top / Truth (t) +2/3 171.770 ± 380 [4]
Nome Simbolo Antiparticella Carica Spin Massa (GeV/c2) Interazioni Forza mediata
Fotone γ se stesso 0 1 0 nucleare debole, elettromagnetica, gravitazionale forza elettromagnetica
Bosone W W+ / W- W- / W+ ±1 1 80,4 nucleare debole, elettromagnetica, gravitazionale forza nucleare debole
Bosone Z Z0 se stesso 0 1 91,2 nucleare debole, gravitazionale forza nucleare debole
Gluone g se stesso 0 1 0 nucleare forte, gravitazionale forza nucleare forte
Bosone di Higgs H0 se stesso? 0 0 ~125,5[5][6] elettrodebole, gravitazionale -
Particella ipotetica Gravitone G se stesso? 0 2 0 gravitazionale forza gravitazionale

Particelle non-elementari

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Le particelle non elementari che compongono tutta la materia nota in natura sono:

Teorie supersimmetriche

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Secondo alcune teorie, dette supersimmetriche, per ogni particella elementare elencata sopra esiste un partner supersimmetrico. In particolare per un fermione il partner supersimmetrico è un bosone e viceversa. Esempi di queste particelle sono il fotino, il neutralino, il gravitino, oppure il selettrone, lo smuone, lo sneutrino e via dicendo. Tuttavia tali particelle sono solo speculazioni teoriche ed attualmente per esse non esistono riscontri sperimentali.

  1. ^ a b c d K. Nakamura et al. (Particle Data Group), Review of Particle Physics: Quarks (PDF), in Journal of Physics G, vol. 37, 2010, p. 075021, DOI:10.1088/0954-3899/37/7A/075021.
  2. ^ M. Tanabashi et al. (Particle Data Group), Review of Particle Physics, in Physical Review D, vol. 98, n. 3, 2018, p. 030001, DOI:10.1103/PhysRevD.98.030001.
  3. ^ J. Beringer (Particle Data Group), PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b', t', Free)' (PDF), su pdg.lbl.gov, Particle Data Group, 2012.
  4. ^ Misurata con la più alta precisione di sempre la massa del Top Quark, dalla quale dipende la stabilità dell'Universo, in dday.it, 19 aprile 2022. URL consultato il 19 aprile 2022.
  5. ^ ATLAS experiment presents latest Higgs search status, CERN, 13 dicembre 2011. URL consultato il 13 dicembre 2011 (archiviato dall'url originale il 6 gennaio 2012).
  6. ^ CMS search for the Standard Model Higgs Boson in LHC data from 2010 and 2011, CERN, 13 dicembre 2011. URL consultato il 13 dicembre 2011.
  7. ^ Nell'elenco che segue vengono indicati solo i quark di valenza, che nella teoria del modello standard caratterizzano lo stato fondamentale di un barione. Ad esempio, in base alla energia totale posseduta da un barione, questa si può manifestare con la presenza, nella sua struttura interne, di coppie di quark-antiquark della stessa famiglia e anche di gluoni. Tutto questo però non altera le caratteristiche del barione quale ad esempio carica elettrica o numero barionico o carica di colore.
  • (EN) G. t'Hooft. In Search of the Ultimate Building Blocks. Cambridge University Press, 2001. ISBN 978-0521578837
  • (EN) W. Noel Cottingham e Derek A. Greenwood. An Introduction to the Standard Model of Particle Physics. Londra, Cambridge University Press, 1999. ISBN 978-0521588324
  • (EN) F. Mandl e G. Shaw. Quantum Field Theory. ISBN 0471941867
  • (EN) Y. Hayato et al.. Search for Proton Decay through p → νK+ in a Large Water Cherenkov Detector. Physical Review Letters 83, 1529 (1999).
  • R. Oerter. La teoria del quasi tutto. Il Modello Standard, il trionfo non celebrato della fisica moderna. 2006
  • (EN) C. Amsler, et al.. Review of Particle Physics.

Voci correlate

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Collegamenti esterni

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