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Particella elementare: differenze tra le versioni

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[[File:Modello Standard Modeldelle ofParticelle Elementary Particles itElementari.svg|thumb|right|300pxminiatura|[[Modello standard]] delle particelle elementari]]
In [[fisica]], in particolare nella [[fisica delle particelle]], una '''particella elementare''' è il costituente elementare dellauna [[materiaparticella (fisica)|materiasubatomica]], un oggetto indivisibile, che non è compostocomposta da particelle più semplici.<ref name="PFIp1-3">
{{Cita libro|autore=Sylvie Braibant|autore2=Giorgio Giacomelli|autore3=Maurizio Spurio|titolo=Particles and Fundamental Interactions: An Introduction to Particle Physics|url=http://books.google.com/books?id=e8YUUG2pGeIC&pg=PA1|edizione=2|anno=2012|editore=Springer|pp=1-3|ISBN=978-94-007-2463-1|lingua=en}}</ref>
 
Le particelle elementari che compongono l'[[universo]] si possono distinguere in particelle-[[Materia (fisica)|materia]], di tipo [[Fermione|fermionico]] ([[quark (particella)|quark]], [[elettroni]] e [[neutrini]], dotati tutti di [[Massa (fisica)|massa]]) e particelle-forza, di tipo [[Bosone (fisica)|bosonico]], portatrici delle [[Interazioni fondamentali|forze fondamentali]] esistenti in natura ([[fotoni]] e [[gluoni]], privi di massa, e i [[bosoni W e Z]], dotati di massa). Il [[Modello standard]] contempla diverse altre particelle instabili che esistono in determinate condizioni per un [[Vita media|tempo medio]] variabile, ma comunque brevissimo, prima di [[Decadimento particellare|decadere]] in altre [[Particella (fisica)|particelle]]. Fra queste vi è almeno un [[bosone di Higgs]], che svolge un ruolo del tutto particolare.
Fino agli inizi del [[XIX secolo]] si pensava che l'[[atomo]] fosse il costituente elementare della materia, il quale avrebbe dovuto essere indivisibile per definizione. La scoperta del fatto che ha una sua struttura interna, è cioè composto di particelle più semplici dette particelle subatomiche, diede vita alla [[teoria atomica]], e quindi alla fisica delle particelle.
==Storia==
Fino agli inizi del [[XX secolo]] si pensava che l'[[atomo]] fosse il costituente elementare della materia e quindi indivisibile per definizione. La scoperta da parte della [[fisica atomica]] che l'atomo ha una sua struttura interna, è cioè composto di [[Particella subatomica|particelle subatomiche]] più semplici, diede vita alla [[teoria atomica]], e quindi alla [[fisica nucleare]] e alla [[fisica delle particelle]].
 
Dopo le scoperte iniziali di [[elettrone]], [[protone]] e [[neutrone]], dagli [[anni 1930|anni trenta]] il numero eed lail tipologiatipo delledi particelle elementari scoperte crebberocrebbe in modo continuo portando, neldagli 2006,[[anni 1960|anni sessanta]] all'introduzione del cosiddetto [[modelloModello standard]], che descrive tutte le particelle elementari ad oggi note e tre delle quattro [[forza fondamentale|forzeinterazioni fondamentali]] note, ossia le interazioni l'[[interazione nucleare forte|fortielettromagnetica]], quelle l'[[elettromagnetismo|elettromagneticheinterazione forte]] e quelle l'[[interazione nucleare debole|deboli]].
 
=== L'elettrone ===
Va notato che il termine ''particella'', pur essendo entrato nell'uso comune, non è del tutto adeguato, in quanto la [[meccanica quantistica]] ha eliminato la distinzione tra [[Fisica delle particelle|particelle]] e [[Onda (fisica)|onde]] che aveva caratterizzato la fisica del XIX secolo. Nel seguito si intendono come particelle delle entità dotate sia di aspetti corpuscolari che di aspetti ondulatori, tra loro indissolubilmente legati.
 
Il [[4 aprile]] [[2011]] scienziati del [[Fermilab]] hanno dichiarato che, dall'analisi di circa 10.000 collisioni tra protone ed antineutrone, hanno scoperto la probabile esistenza di un'altra particella elementare, mai ossevata prima d'ora <ref name=part> Una nuova particella [http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1104/1104.0699v1.pdf].</ref>
 
==Storia==
Nel [[1897]] [[Lord Kelvin]] scriveva che "l'[[elettricità]] è un [[liquido]] continuo omogeneo". Queste considerazioni divennero superflue quando, nello stesso anno, [[Joseph John Thomson]] eseguì il suo celebre esperimento con cui determinò il rapporto ''e/m'' tra la [[carica elettrica]] e la [[massa (fisica)|massa]] dei [[raggio catodico|raggi catodici]].
 
I raggi catodici, così definiti in quanto emessi da un [[catodo]], quando attraversano lo spazio tra le piastre di un [[Condensatore (elettrotecnica)|condensatore]] subiscono una certa deviazione, il cui verso mostra che la carica portata dal fascio è negativa. LoSi stessoosserva avvieneparimenti deviazione se i raggi sono sottopostiattraversano aduna unregione di [[campo magnetico]]. Compensando le deflessioni prodotte dai campi elettrico e magnetico, Thomson calcolò la velocità del fascio. L'ampiezza della flessione prodotta da ciascun campo separatamente gli consentì, inoltre, di valutare ''e/m'', rapporto tra carica e massa dei costituenti del fascio.
 
Il valore di ''e/m'' che Thomson ottenne per i raggi catodici era molto elevato: questo implicava particelle con massa molto piccola rispetto alla carica. Tale particella venne chiamata [[elettrone]], simbolo ''e'', dal greco ''elektron'', [[Ambra (resina)|ambra]].
 
=== La scoperta del nucleo atomico ===
Nel [[1911]] [[Ernest Rutherford]], bombardando una sottile lamina di metallo con [[particella alfa|radiazioni alfa]], portò prove sperimentali per dimostrare che quasi tutta la massa degli [[atomo|atomi]] è contenuta in un minuscolo [[nucleo atomico]] con un diametro di 10<sup>5</sup> volte inferiore all'atomo stesso. La regione esterna è quindi occupata dagli elettroni di Thomson tutti uguali fra loro, ma i nuclei atomici differiscono fra loro sia per massa che per carica elettrica.
 
Nel [[1911]] [[Ernest Rutherford]], bombardando una sottile lamina di metallo con [[Particella α|radiazioni alfa]], portò prove sperimentali per dimostrare che quasi tutta la massa degli [[atomo|atomi]] è contenuta in un minuscolo [[nucleo atomico]] con un diametro di 10<sup>5</sup> volte inferiore all'atomo stesso. La regione esterna è quindi occupata dagli elettroni di Thomson tutti uguali fra loro, ma i nuclei atomici differiscono fra loro sia per massa che per carica elettrica.
Il nucleo più leggero, quello dell'idrogeno, ha una singola carica elettrica positiva, e tutti gli altri nuclei hanno cariche positive che sono multipli interi di quella dell'idrogeno. Fu supposto, quindi, che il nucleo fosse composto da quelle particelle, qualunque fossero, di cui il nucleo dell'idrogeno aveva un esemplare. Fu battezzata da Rutherford [[protone]], simbolo ''p'', dal greco ''proton'', forma neutra di ''protos'', "primo".
 
Il nucleo più leggero, quello dell'idrogeno, ha una singola carica elettrica positiva, e tutti gli altri nuclei hanno cariche positive che sono multipli interi di quella dell'idrogeno. Fu supposto, quindi, che il nucleo fosse composto da quelle particelle, qualunque fossero, di cui il nucleo dell'idrogeno aveva un esemplare. Fu battezzata da Rutherford [[protone]], simbolo <math>p</math>, dal greco ''proton'', forma neutra di ''protos'', "primo". Però era chiaro che i nuclei con più protoni si sarebbero disintegrati a causa della [[elettrostatica|forza di repulsione elettrostatica]], quindi affinché fossero stabili era necessaria o una particella stabilizzatrice o una forza diversa da quella elettrica, di intensità tale da contrastare la repulsione. In effetti entrambe le ipotesi sono vere.
 
Nel [[1932]] [[Irène Joliot-Curie]], figlia di [[Pierre Curie|Pierre]] e [[Marie Curie]], insieme al marito [[Frédéric Joliot-Curie|Frédéric Joliot]] aveva scoperto che il [[berillio]], in seguito al bombardamento con particelle provenienti da una sorgente di [[polonio]], emette delle particelle elettricamente neutre molto penetranti. Essi provarono che queste particelle possono espellere protoni da materiale contenente [[idrogeno]]. Sembrò naturale supporre che le particelle neutre fossero [[fotone|fotoni]] ma sarebbero occorsi fotoni ad energia troppo alta (50 MeVM[[Elettronvolt|eV]]) per provocare un fenomeno del genere. Allora l'esperimento fu ripreso da [[James Chadwick]] che dimostrò che quelle particelle non erano prive di massa, come il fotone, ma avevano all'incirca la massa del protone. Questa particella, poi chiamata ''[[neutrone]]'' <math>(''n'')</math>, era stata ipotizzata già nel [[1920]] da Rutherford. S i giunse pertanto alla conclusione che il nucleo atomico è costituito da protoni e da un numero all'incirca uguale di neutroni.
 
Successivamente si scoprì che il neutrone ha una massa maggiore, anche se di poco, a quella del protone. Per questo motivo esso è instabile, cioè tende a decadere in altre particelle più stabili. Nel caso del neutrone abbiamo il [[decadimento beta|decadimento β]], noto fin dal [[1900]], che porta il neutrone a decadere in un protone ed in un elettrone. Tuttavia gli esperimenti di disintegrazione <math>\beta</math> mostrano che per assicurare la [[Legge di conservazione dell'energia|conservazione dell'energia]] era necessario un nuovo tipo di particella neutra per pareggiare l'energia totale nel sistema prima e dopo il decadimento. Questa particella fu chiamata ''[[neutrino]]'' (simbolo <math>\nu</math>). Il processo di decadimento <math>\beta</math> venne considerato:
A questo punto, si giunse alla conclusione che il nucleo atomico è, in realtà, costituito da protoni separati da un numero all'incirca uguale di neutroni.
 
:<math>n \to p + e^- + \nu</math>.
Successivamente si scoprì che il neutrone ha una massa maggiore, anche se di poco, a quella del protone. Per questo motivo esso è instabile, cioè tende a decadere in altre particelle più stabili. Nel caso del neutrone abbiamo il [[decadimento beta|decadimento &beta;]], noto fin dal [[1900]], che porta il neutrone a decadere in un protone ed in un elettrone. Tuttavia gli esperimenti di disintegrazione β mostrano che per assicurare la [[Legge di conservazione dell'energia|conservazione dell'energia]] era necessario un nuovo tipo di particella neutra per pareggiare l'energia totale nel sistema prima e dopo il decadimento. Questa particella fu chiamata ''[[neutrino]]'' (simbolo <math>\nu</math> ). Il processo di decadimento β venne considerato:
 
===La scoperta dell'antimateria===
 
:<math>n \rarr p + e^- + \nu</math>
Negli anni [[1932]]-[[1933|33]] fu scoperta un'altra nuova particella: il ''[[positrone]]''. Questa scoperta fu resa possibile dall'uso di un apparecchio estremamente ingegnoso, chiamato [[camera a nebbia]], ideato da [[Charles Thomson Rees Wilson]].
 
L'esistenza del positrone era già stata predetta teoricamente durante gli anni [[1930]]-[[1931|31]]. La predizione era basata sull'elegante teoria dell'elettrone formulata da [[Paul Adrien Maurice Dirac]], che aveva applicato i metodi della [[meccanica quantistica]] per stabilire le [[Equazione delle onde|equazioni d'onda]] in un [[campo elettrico]]. Le soluzioni di queste equazioni davano due stati elettronici con [[energia cinetica]] rispettivamente positiva e negativa.
 
Secondo la teoria si dovevano verificare transizioni fra i due stratistati. Poiché non si osservavano, Dirac dedusse che tutti gli stati di energia negativa dovevano essere occupati, ma qualora si verificassefosse verificata una lacuna, (cioè uno stato di energia risultafosse risultato libero), essa avrebbe dovuto corrispondere a una particella osservabile con massa e [[spin]] uguali a quelli dell'elettrone e con carica opposta. Tale lacuna era il positrone. Questa particella, scoperta effettivamente da [[Carl David Anderson]], è quindi l'[[antiparticella]] dell'elettrone.
 
Nel corso del graduale rivelarsi delle proprietà di una particella più di una volta le convenzioni sono cambiate. Quella a tutt'oggi accettata per il neutrino è diversa da quella adottata per la prima volta da Fermi. Infatti oggi si ritiene che sia l'[[antineutrino]] (<math>\bar \nu</math>) la particella neutra emessa dalla disintegrazione β<math>\beta</math> del neutrone:
:<math>n \rarrto p + e^- + \bar {\nu}_e</math>
 
dove <math>p</math> è il protone, <math>e^-</math> è l'elettrone e <math>\bar{\nu}_e</math> è l'[[antineutrino elettronico]].
 
===I mesoni e la struttura nucleare===
 
Il passo successivo per lo studio del nucleo e delle sue particelle a questo punto si bloccò sulle difficoltà di definire la natura delle forze che tengono unito il nucleo.
Riga 48 ⟶ 52:
Una raccolta di valori sperimentali della massa dei mesoni in unità ''me'', [[massa dell'elettrone]], pubblicata nel [[1945]] concludeva che il valore medio era di 172me, ma le deviazioni da questo valore medio erano molto grandi.
 
Un esperimento, pubblicato nel [[1947]], di [[Marcello Conversi]], [[Ettore Pancini]] e [[Oreste Piccioni]] sullo studio delle interazioni tra i mesoni dei raggi cosmici ed i nuclei atomici mostrò che questa interazione era estremamente debole. Fu allora sottolineato da Fermi, [[Edward Teller]] e [[Victor Frederick Weisskopf]] che c'era qualcosa che non andava affatto poiché queste particelle, che interagiscono così poco con i nuclei, potevano essere intermediarie solo di forze 10<span style="vertical-align:super"math>10^{13}</spanmath> volte più deboli delle intensissime forze nucleari. Per questo motivo si concluse che quelle particelle non fossero quelle predette da Yukawa, e queste ultime non si riuscivano ad osservare a causa della loro breve vita che non permetteva di impressionare gli strumenti allora a disposizione.
 
Con l'avvento di nuove tecnologie però queste osservazioni furono possibili. La nuova tecnica che permise queste osservazioni, l'[[emulsione fotografica]], fu sviluppata da F. Powell e dal suo gruppo. Dall'esame delle lastre di questi sensibilissimi strumenti si riuscirono a scoprire due differenti tipi di mesone: π<math>\pi</math> e μ<math>\mu</math>. Il loro decadimento era:
 
:<math>\pi \to \mu^++\nu</math>
<center>
π → μ<span style="vertical-align:super">+</span> + ν
 
:<math>\mu^+ \to e^++ \nu + \bar{\nu}</math>
μ<span style="vertical-align:super">+</span> → e<span style="vertical-align:super">+</span> + ν + <span style="text-decoration: overline">ν</span>.
</center>
 
I mesoni carichi negativamente si disintegrano, si scoprì, in modo analogo ai positivi. Da studi particolareggiati si ottennero anche le masse dei mesoni π<math>\pi</math> e μ<math>\mu</math> (successivamente battezzati rispettivamente ''[[pione]]'' e ''[[muone]]'') che sono rispettivamente 273 e 207 volte la massa dell'elettrone.
 
La scoperta dell'esistenza di due tipi di ''mesoni'' risolse la situazione. Il pione è identificato con il ''mesone'' di Yukawa e, poiché si provò che interagisce fortemente con i nuclei, serve da intermediario per le [[forza nucleare forte|forze nucleari]], mentre il suo discendente, il ''muone'', è il ''mesone'' dei raggi cosmici osservato da Conversi, Pancini e Piccioni, che non interagisce fortemente con i nuclei.
 
La situazione esistente nel [[1947]] costituiva uno schema non troppo complicato. I ''neutroni'' (''<math>n''</math>), i ''protoni'' (''<math>p''</math>), gli ''elettroni'' (''e<span style="vertical-align:super"math>e^-</spanmath>'') ed i fotoni erano oggetti familiari. Il mesone π<math>\pi</math> aveva la sua ragione d'essere quale intermediario attraverso cui le forze nucleari vengono trasmesse. Le sole particelle elementari inattese erano i mesonimuoni ''μ''<math>\mu</math> ed i neutrini(''ν'') <math>\nu</math>.
 
Questo stato di cose relativamente semplici non durò tuttavia a lungo. In effetti, proprio nel [[1947]], a [[Manchester]], [[George Rochester]] e [[Clifford Charles Butler]] ricavarono, da un grande numero di fotografie in [[camera a nebbia]] di particelle di sciami penetranti di raggi cosmici, tracce dovute ai prodotti carichi della disintegrazione di una particella neutra di massa uguale a circa 1000 masse elettroniche, valore diverso da quello delle masse di tutte le particelle fino ad allora conosciute.
 
Due anni più tardi, nel [[1949]], usando la nuova tecnica delle emulsione fotografica, Powell ed i suoi collaboratori ottennero la fotografia di una particella di un raggio cosmico. Essi interpretarono il processo come dovuto ad una [[particella K]]' che si disintegra in tre mesoni. Sia lo schema di disintegrazione che la massa della particella primaria ''<math>K''</math> non si adattavano ad alcuna delle particelle conosciute a quel tempo. Powell ed il suo gruppo chiamarono questa nuova particella mesone ''τ''<math>\tau</math>, ma successivamente venne a coincidere con ''<math>K'</math>. Insieme a ''τ''<math>\tau</math> vennero identificate, in quel periodo, un gran numero di altre particelle.
 
Poiché tali particelle giungevano inattese, si diede loro il nome collettivo di ''[[Stranezza|particelle strane]]''. Esse sono generate in collisioni in cui sono in gioco energie di più di un miliardo di eV.
 
===Sviluppi moderni===
Poiché tali particelle giungevano inattese, si diede loro il nome collettivo di ''[[Particelle Strane]]''. Esse sono generate in collisioni in cui sono in gioco energie di più di un miliardo di eV.
 
Fino agli anni [[1948]]-[[1953|53]] l'unica sorgente disponibile di energie così elevate erano i raggi cosmici. Pertanto furono avviate molte ricerche per studiare l'esistenza delle nuove ''Particelle Strane'' nei raggi cosmici. Ma i raggi cosmici non sono una sorgente controllabile di particelle di elevata energia; inoltre la frequenza con cui si incontrano [[particelle cosmiche]] di elevata energia in strumenti di dimensioni normali è molto piccola.
 
Fortunatamente, grazie al rapido sviluppo della tecnologia per costruire macchine capaci di accelerare particelle ad alta energia ([[acceleratori di particelle]]), diventò possibile in questo periodo costruire macchine nel dominio di un miliardo di eV. Quando nel [[1953]] la prima di tali macchine, chiamata [[cosmotrone]], cominciò a funzionare al ''[[Brookhaven National Laboratory]]'' di [[Long Island (New York)|Long Island]] (NY, USA), diventò possibile avere particelle strane prodotte a comando in laboratorio.
 
== Elenco e Classificazioneclassificazione delle particelle ==
{{Vedi anche|Lista delle particelle}}
[[File:Particle overview.svg|upright=2.5|thumb|right|400px|Schema generale dell'organizzazione delle particelle, delle interazioni e della elementarimateria]]
Le particelle elementari sono distinte a partire dallo [[spin]]:.
* '''[[Fermione|Fermioni]]''', aventi [[spin]] semi-intero, divisi nelle seguenti due classi più le rispettive antiparticelle:
** '''[[Leptone|Leptoni]]''', soggetti all'[[interazione debole]], suddivisi in tre famiglie, ad ognuna delle quali è associato un particolare [[neutrino]].
 
:{| class="wikitable"
* ''[[Bosone|Bosoni]]'': particelle con spin [[Numero intero|intero]].
* ''[[Fermione|Fermioni]]'': particelle con spin [[Semidispari|semi-intero]].
 
I fermioni obbediscono al [[principio di esclusione di Pauli]] in base al quale ''due fermioni identici non possono occupare simultaneamente lo stesso [[stato quantico]]''. I bosoni, che seguono la [[statistica di Bose-Einstein]], sono invece liberi di affollare lo stesso stato quantico.
 
Di seguito si elencano le particelle elementari in base a tale suddivisione:
 
* '''[[Fermione|Fermioni]]''', divisi in due classi più le rispettive antiparticelle.
:* '''[[Leptone|Leptoni]]''', fermioni soggetti all'[[interazione debole]] suddivisi in tre famiglie, ad ognuna delle quali è associato un particolare [[neutrino]]. Essi sono:
:{| class="prettytable"
! Nome
! Carica elettrica
! Massa ([[Elettronvoltelettronvolt|GeV]]/''[[velocità della luce|c]]''<sup>2</sup>)
|-
|[[Elettrone]] (e<sup>−</sup>, β<sup>−</sup>)
|–1
|0,000511
|-
|[[Neutrino|Neutrino elettronico]] (ν<sub>e</sub>)
|0
|~0
|-
|[[Muone]] (μ)
|–1
|0,1056
|-
|[[Neutrino|Neutrino muonico]] (ν<sub>μ</sub>)
|0
|~0
|-
|[[Tauone]] (τ)
|–1
|1,777
|-
|[[Neutrino|Neutrino Tautauonico]] (ν<sub>τ</sub>)
|0
|~0
|}
 
:* '''[[Quark (particella)|Quark]]''', fermioni soggetti all'[[interazione forte]]. Essi sono:
:* '''[[Quark (particella)|Quark]]''', soggetti all'[[interazione forte]] e all'[[interazione elettrodebole]].
:{| {{prettytable}}
 
:{| class="wikitable"
|-----
! Nome
! Carica
! Massa stimata ([[Elettronvoltelettronvolt|MeV]]/''c''<sup>2</sup>)
|-----
| [[Quark up]] (u) || align="right" | +2/3
| align="right" | da 1,5 a 4 '''<sup>1</sup>'''
|-----
| [[Quark down]] (d) || align="right" | -1/3
| align="right" | da 4 a 8 '''<sup>1</sup>'''
|-----
| [[Quark strange]] / Sideways (s) || align="right" | -1/3
| align="right" | da 80 a 130
|-----
| [[Quark charm]] / Centre (c) || align="right" | +2/3
| align="right" | da 1.150{{formatnum:1150}} a 1.350{{formatnum:1350}}
|-----
| [[Quark bottom]] / Beauty (b) || align="right" | -1/3
| align="right" | da 4.100{{formatnum:4100}} a 4.400{{formatnum:4400}}
|-----
| [[Quark top]] / Truth (t) || align="right" | +2/3
| align="right" | 174.300{{formatnum:174300}} ± 5.100{{formatnum:5100}}
|}
 
:* '''[[Antileptone|Antileptoni]]''' (Stessa suddivisione dei leptoni)
:* '''[[Antiquark]]''' (Stessa suddivisione dei quark)
* '''[[Bosone di gauge(fisica)|Bosoni di gauge]]''', bosoniaventi mediatori[[spin]] responsabiliintero, mediatori delle [[interazioni fondamentali]]. Essi sono:
 
:{| class="wikitable" style="align: center; text-align: center;"
|-
! Nome !! Simbolo !! Antiparticella !! Carica !! Spin !! Massa (GeV/''c²''<sup>2</sup>) !! InterazioneInterazioni !! Forza mediata
|-
|[[Fotone]] || γ || se stesso || 0 || 1 || 0 || [[Interazione debole|nucleare debole]], [[Interazione elettromagnetica|elettromagnetica]], [[Interazione gravitazionale|gravitazionale]]||[[Interazione elettromagnetica|forza elettromagnetica]]
|-
|[[Bosoni W e Z|Bosone W]] || W<sup>±</sup> || W<sup>±</sup> || ±1 || 1 || 80.,4 || [[Interazione nucleare debole|nucleare debole]], [[Interazione elettromagnetica|elettromagnetica]], [[interazione gravitazionale|gravitazionale]] || [[Interazione nucleare debole|forza nucleare debole]]
|-
|[[Bosoni W e Z|Bosone Z]] || Z<sup>0</sup> || se stesso || 0 || 1 || 91.,2 || [[Interazione nucleare debole|nucleare debole]], [[interazione gravitazionale|gravitazionale]] || [[Interazione nucleare debole|forza nucleare debole]]
|-
|[[Gluone]] || g || se stesso || 0 || 1 || 0 || [[Interazione nucleare forte|nucleare forte]], [[Interazione gravitazionale|gravitazionale]] || [[Interazione nucleare forte|forza nucleare forte]]
|-
|[[Bosone di Higgs]] || H<sup>0</sup> || se stesso? || 0 || 0 || ~125,5<ref>{{Cita news|url=http://www.atlas.ch/news/2011/status-report-dec-2011.html|titolo=ATLAS experiment presents latest Higgs search status|editore=CERN|data=13 dicembre 2011|accesso=21 gennaio 2025|urlmorto=sì|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20120106070159/http://www.atlas.ch/news/2011/status-report-dec-2011.html|lingua=en}}</ref><ref>{{Cita news|url=http://cms.web.cern.ch/news/cms-search-standard-model-higgs-boson-lhc-data-2010-and-2011|titolo=CMS search for the Standard Model Higgs Boson in LHC data from 2010 and 2011 |editore=CERN|data=13 dicembre 2011 |accesso=13 dicembre 2011|lingua=en}}</ref>|| [[Interazione nucleare debole|elettrodebole]] e [[interazione gravitazionale|gravitazionale]] || -
|[[Bosone di Higgs]] || H<sup>0</sup> || se stesso? || 0 || 0 || >&nbsp;112 || nessuna
|-
|[[Gravitone]] (ipotetica<ref name=PFIp1-3/>) || G || se stesso? || 0 || 2 || 0 ||[[interazione gravitazionale|gravitazionale]] || [[interazione gravitazionale|forza gravitazionale]]
|}
 
=== Tavola dei fermioni fondamentali ===
Le due classi di fermioni fondamentali possono essere suddivise per [[Generazione (fisica)|generazioni]] (per convenzione vengono descritte solo le proprietà delle particelle [[Chiralità (fisica)|sinistrorse]]):<ref>{{Cita pubblicazione |autore=W.-M. Yao | etal= si | anno=2006 |titolo=Review of Particle Physics: Quarks |url=http://pdg.lbl.gov/2006/tables/qxxx.pdf |rivista=[[Journal of Physics G]] |volume=33 |p=1 |doi=10.1088/0954-3899/33/1/001 | accesso= 21 gennaio 2025 | lingua= en}}</ref>
I '''fermioni''' fondamentali del [[modello standard]], suddivisi per [[Generazione (fisica)|generazioni]], sono:
 
{|align="center" border="1" cellspacing="0" cellpadding="4" class="wikitable"
!colspan="8" style="background:#ffdead"|1ª generazione
|-
!colspan="8" style="background:#efefef"|1<sup>a</sup> generazione
|-style="background:#ffdddd"
!Nome
!Fermione<br />(sinistrorso)
!Simbolo
![[Carica elettrica|Carica<br />elettrica]]
Riga 178:
|-
|style="background:#efefef"|[[Elettrone]]
|<math>e^-\</math>, <math>\beta^-</math>
|<math>-1\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|<math>\boldmathbf{1}\,</math>
|511&nbsp;[[elettronvolt|keV]]/''c''<sup>2</sup>
|-
|style="background:#efefef"|[[Positrone]]
|<math>e^+\</math>, <math>\beta^+</math>
|<math>+1\,</math>
|<math>0\,</math>
|<math>+1\,</math>
|<math>\boldmathbf{1}\,</math>
|511&nbsp;keV/''c''<sup>2</sup>
|-
|style="background:#efefef"|[[Neutrino]] elettronico]]
|<math>\nu_e\,</math>
|<math>0\,</math>
|<math>+1/2\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|<math>\boldmathbf{1}\,</math>
|<&nbsp;2&nbsp;[[elettronvolt|eV]]/''c''<sup>2</sup>
|-
|style="background:#efefef"|[[Quark up]]
|<math>u\,</math>
|<math>+2/3\,</math>
|<math>+1/2\,</math>
|<math>+1/6\,</math>
|<math>\boldmathbf{3}\,</math>
|~&nbsp;3&nbsp;MeV/''c''<sup>2</sup>&nbsp;***
|-
|style="background:#efefef"|[[Antiquark|Antiquark up]]
|<math>\bar{u}\,</math>
|<math>-2/3\,</math>
|<math>0\,</math>
|<math>-2/3\,</math>
|<math>\boldmathbf{\bar{3}}\,</math>
|~&nbsp;3&nbsp;MeV/''c''<sup>2</sup>&nbsp;***
|-
|style="background:#efefef"|[[Quark down]]
|<math>d\,</math>
|<math>-1/3\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|<math>+1/6\,</math>
|<math>\boldmathbf{3}\,</math>
|~&nbsp;6&nbsp;MeV/''c''<sup>2</sup>&nbsp;***
|-
|style="background:#efefef"|[[Antiquark|Antiquark down]]
|<math>\bar{d}\,</math>
|<math>+1/3\,</math>
|<math>0\,</math>
|<math>+1/3\,</math>
|<math>\boldmathbf{\bar{3}}\,</math>
|~&nbsp;6&nbsp;MeV/''c''<sup>2</sup>&nbsp;***
|-
!colspan="8"|&nbsp;
|-
!colspan="8" style="background:#efefefffdead"|2<sup>a</sup>ª generazione
|-style="background:#ffdddd"
!Nome
!Fermione<br />(sinistrorso)
!Simbolo
![[Carica elettrica|Carica<br />elettrica]]
Riga 246:
|-
|style="background:#efefef"|[[Muone]]
|<math>\mu^-\,</math>
|<math>-1\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|<math>\boldmathbf{1}\,</math>
|106&nbsp;MeV/''c''<sup>2</sup>
|-
|style="background:#efefef"|[[Antimuone]]
|<math>\mu^+\,</math>
|<math>+1\,</math>
|<math>0\,</math>
|<math>+1\,</math>
|<math>\boldmathbf{1}\,</math>
|106&nbsp;MeV/''c''<sup>2</sup>
|-
|style="background:#efefef"|[[Neutrino]] muonico]]
|<math>\nu_\mu\,</math>
|<math>0\,</math>
|<math>+1/2\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|<math>\boldmathbf{1}\,</math>
|<&nbsp;2&nbsp;eV/''c''<sup>2</sup>
|-
|style="background:#efefef"|[[Quark charm]]
|<math>c\,</math>
|<math>+2/3\,</math>
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|<math>+1/6\,</math>
|<math>\boldmathbf{3}\,</math>
|~&nbsp;1.3&nbsp;GeV/''c''<sup>2</sup>
|-
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|<math>\bar{c}\,</math>
|<math>-2/3\,</math>
|<math>0\,</math>
|<math>-2/3\,</math>
|<math>\boldmathbf{\bar{3}}\,</math>
|~&nbsp;1.3&nbsp;GeV/''c''<sup>2</sup>
|-
|style="background:#efefef"|[[Quark strange]]
|<math>s\,</math>
|<math>-1/3\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|<math>+1/6\,</math>
|<math>\boldmathbf{3}\,</math>
|~&nbsp;100&nbsp;MeV/''c''<sup>2</sup>
|-
|style="background:#efefef"|[[Antiquark|Antiquark strange]]
|<math>\bar{s}\,</math>
|<math>+1/3\,</math>
|<math>0\,</math>
|<math>+1/3\,</math>
|<math>\boldmathbf{\bar{3}}\,</math>
|~&nbsp;100&nbsp;MeV/''c''<sup>2</sup>
|-
!colspan="8"|&nbsp;
|-
!colspan="8" style="background:#efefefffdead"|3<sup>a</sup>ª generazione
|-style="background:#ffdddd"
!Nome
!Fermione<br />(sinistrorso)
!Simbolo
![[Carica elettrica|Carica<br />elettrica]]
Riga 314:
|-
|style="background:#efefef"|[[Tauone]] (o [[Tauone|tau]])
|<math>\tau^-\,</math>
|<math>-1\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|<math>\boldmathbf{1}\,</math>
|1.78&nbsp;GeV/''c''<sup>2</sup>
|-
|style="background:#efefef"|[[Antitauone]]
|<math>\tau^+\,</math>
|<math>+1\,</math>
|<math>0\,</math>
|<math>+1\,</math>
|<math>\boldmathbf{1}\,</math>
|1.78&nbsp;GeV/''c''<sup>2</sup>
|-
|style="background:#efefef"|[[Neutrino tauonico]] Tauonico
|<math>\nu_\tau\,</math>
|<math>0\,</math>
|<math>+1/2\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|<math>\boldmathbf{1}\,</math>
|<&nbsp;2&nbsp;eV/''c''<sup>2</sup>
|-
|style="background:#efefef"|[[Quark top]]
|<math>t\,</math>
|<math>+2/3\,</math>
|<math>+1/2\,</math>
|<math>+1/6\,</math>
|<math>\boldmathbf{3}\,</math>
|173&nbsp;GeV/''c''<sup>2</sup>
|-
|style="background:#efefef"|[[Antiquark|antiquarkAntiquark top]]
|<math>\bar{t}\,</math>
|<math>-2/3\,</math>
|<math>0\,</math>
|<math>-2/3\,</math>
|<math>\boldmathbf{\bar{3}}\,</math>
|173&nbsp;GeV/''c''<sup>2</sup>
|-
|style="background:#efefef"|[[Quark bottom]]
|<math>b\,</math>
|<math>-1/3\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|<math>+1/6\,</math>
|<math>\boldmathbf{3}\,</math>
|~&nbsp;4.2&nbsp;GeV/''c''<sup>2</sup>
|-
|style="background:#efefef"|[[Antiquark|antiquarkAntiquark bottom]]
|<math>\bar{b}\,</math>
|<math>+1/3\,</math>
|<math>0\,</math>
|<math>+1/3\,</math>
|<math>\boldmathbf{\bar{3}}\,</math>
|~&nbsp;4.2&nbsp;GeV/''c''<sup>2</sup>
|-
|colspan="8"|Note:
* '''*''' - Tali [[Carica elettrica|cariche]] non sono normali cariche [[gruppo abeliano|abeliane]] che possono essere sommate assieme, ma autovalori delle [[rappresentazione di gruppo|rappresentazioni]] del [[gruppo di Lie]].
* '''**''' - Quella che si intende comunemente per massa nasce da un accoppiamento fra un fermione sinistrorso ed uno destrorso: per esempio, la massa di un elettrone deriva dall'accoppiamento fra un elettrone sinistrorso ed un elettrone destrorso, il quale è l'antiparticella di un [[positrone]] sinistrorso. Anche i neutrini mostrano una grande varietà nei loro accoppiamenti di massa, e per questo non è esatto parlare di masse dei neutrini nei loro tipi base o dire che un neutrino elettronico sinistrorso e un neutrino elettronico destrorso hanno la stessa massa, come la tabella sembra suggerire.
* '''***''' - Quello che in realtà è stato misurato sperimentalmente sono le masse dei [[barione|barioni]] e degli [[adrone|adroni]] e diverse [[sezione d'urto|sezioni d'urto]]. Dal momento che i [[quark (particella)|quark]] non si possono isolare a causa del [[Confinamento dei quark|confinamento]] della [[Cromodinamica quantistica|QCD]]. Supponiamo che la quantità qui esposta sia la massa del quark alla scala di rinormalizzazione della [[transizione di fase]] della QCD. Per arrivare a calcolare tale quantità, è necessario costruire un [[modello su reticolo]] e provare ad assegnare masse diverse per i quark fino a trovare quelle per cui il modello approssima meglio i dati sperimentali. Poiché le masse dei quark di prima generazione sono molto al di sotto della scala QCD, le incertezze sono molto grandi: gli attuali modelli di [[QCD su reticolo]] sembrano suggerire che le masse di tali quark siano significativamente più basse di quelle nella tabella.
|}
 
==Bibliografia Note ==
* {{cita libro|Albert|Messiah|Mécanique quantique, tome 1|1966|Dunod}}
* {{cita libro|Paul|Dirac|I principi della meccanica quantistica|1971|Bollati Boringhieri}}
* {{cita libro|John|von Neumann|Mathematical foundations of Quantum Mechanics|1955|Princeton University Press}}
* {{cita libro|Stephen|Gustafson|Mathematical concepts of quantum mechanics|2006|Springer||coautori=Israel M. Sigal}}
* {{cita libro|Franz|Schwabl|Quantum mechanics|2002|Springer}}
* {{cita libro|Franco|Strocchi|An introduction to the mathematical structure of quantum mechanics, a short course for mathematicians|2005|World Scientific Publishing}}
* L. Pauling e E. B. Wilson ''[http://www.archive.org/details/introductiontoqu031712mbp Introduction To Quantum Mechanics With Applications To Chemistry]'' (McGrawHill, New York, 1935)
* S. Dushman ''[http://www.archive.org/details/elementsofquantu031067mbp The Elements of Quantum Mechanics] '' (John Wiley & Sons, New York, 1938)
* M. Planck, L. Silberstein e H. T. Clarke ''[http://www.archive.org/details/origindevelopmen00planrich The origin and development of the quantum theory]'' (Clarendon Press, Oxford, 1922)
* F. Reiche, H. Hatfield, e L. Henry ''[http://www.archive.org/details/quantumtheory00reiciala The quantum theory ]'' (E. P. Dutton & co., New York, 1922)
* J. F. Frenkel ''[http://www.archive.org/details/wavemechanics030681mbp Wave Mechanics: Advanced General Theory]'' (Clarendon Press, Oxford, 1934)
* N. F. Mott ''[http://www.archive.org/details/elementsofwaveme031632mbp Elements of Wave Mechanics] (Cambridge University Press, 1958)
* {{cita libro|Gian Carlo|Ghirardi|Un'occhiata alle carte di Dio|1997|Net}}
 
==Personaggi==
* [[Carl David Anderson]] ([[1905]]-[[1991]])
* [[Clifford Charles Butler]] ([[1922]]-[[1999]])
* [[James Chadwick]] ([[1891]]-[[1974]])
* [[Marcello Conversi]] ([[1917]]-[[1988]])
* [[Paul Adrien Maurice Dirac]] ([[1902]]-[[1984]])
* [[Enrico Fermi]] ([[1901]]-[[1954]])
* [[Jean Frédéric Joliot]] ([[1900]]-[[1958]])
* [[Irène Joliot-Curie]] ([[1897]]-[[1956]])
* [[William Thomson, I barone Kelvin|William Thomson Kelvin]] ([[1824]]-[[1907]])
* [[Seth Neddermeyer]]
* [[Ettore Pancini]] ([[1915]]-[[1981]])
* [[Oreste Piccioni]] ([[1915]]-[[2002]])
* [[Cecil Frank Powell]] ([[1903]]-[[1969]])
* [[George Rochester]] ([[1908]]-[[2002]])
* [[Ernest Rutherford]] ([[1871]]-[[1937]])
* [[Edward Teller]] ([[1908]]-[[2003]])
* [[Joseph John Thomson]] ([[1856]]-[[1940]])
* [[Victor Frederick Weisskopf]] ([[1907]]-[[2002]])
* [[Charles Thomas Rees Wilson]] ([[1869]] - [[1959]])
* [[Hideki Yukawa]] ([[1907]]-[[1981]])
 
==Note==
<references/>
 
==Voci correlateBibliografia ==
* {{cita libro|autore=Albert Messiah|titolo=Mécanique quantique, tome 1|editore=Dunod|anno=2003|ISBN=978-21-00-07361-0|lingua=fr}}
* {{cita libro|autore=Paul Dirac|titolo=I principi della meccanica quantistica|editore=Bollati Boringhieri|anno=1971|ISBN=978-88-33-95161-4}}
* {{cita libro|autore=John von Neumann|titolo=Mathematical foundations of Quantum Mechanics|url=https://archive.org/details/mathematicalfoun0613vonn|editore=Princeton University Press|anno=1955|ISBN=978-06-91-08003-1|lingua=en}}
* {{cita libro|autore1=Stephen Gustafson|autore2=Israel M. Sigal|titolo=Mathematical concepts of quantum mechanics|editore=Springer|anno=2003|ISBN=978-35-40-44160-1|lingua=en}}
* {{cita libro|autore=Franz Schwabl|titolo=Quantum mechanics|anno=2002|editore=Springer|ISBN=978-35-40-71932-8|lingua=en}}
* {{cita libro|autore=Franco Strocchi|titolo=An introduction to the mathematical structure of quantum mechanics, a short course for mathematicians|anno=2005|editore=World Scientific Publishing|ISBN=978-98-12-83522-2|lingua=en}}
* {{cita libro | autore1= L. Pauling | autore2= E.B. Wilson | url= https://www.archive.org/details/introductiontoqu031712mbp | titolo= Introduction to Quantum Mechanics with Applications to Chemistry | editore= McGrawHill | città= New York | anno= 1935 | lingua= en}}
* {{cita libro | autore= S. Dushman | url= https://www.archive.org/details/elementsofquantu031067mbp | titolo= The Elements of Quantum Mechanics | editore= John Wiley & Sons | città= New York | anno= 1938 | lingua= en}}
* {{cita libro | autore1= M. Planck | autore2= L. Silberstein | autore3= H.T. Clarke | url= https://www.archive.org/details/origindevelopmen00planrich | titolo= The origin and development of the quantum theory | editore= Clarendon Press | città= Oxford | anno= 1922 | lingua= en}}
* {{cita libro | autore1= F. Reiche | autore2= H. Hatfield | autore3= L. Henry | url= https://www.archive.org/details/quantumtheory00reiciala | titolo= The quantum theory | editore= E.P. Dutton & co. | città= New York | anno= 1922 | lingua= en}}
* {{cita libro | autore= J.F. Frenkel | url= https://www.archive.org/details/wavemechanics030681mbp | titolo= Wave Mechanics: Advanced General Theory | editore= Clarendon Press | città= Oxford | anno= 1934 | lingua= en}}
* {{cita libro | autore= N.F. Mott | url= https://www.archive.org/details/elementsofwaveme031632mbp | titolo= Elements of Wave Mechanics | editore= Cambridge University Press | anno= 1958 | lingua=en}}
* {{cita libro|autore=Antonio Ereditato|titolo=Le particelle elementari|editore=Il Saggiatore|anno=2017|ISBN=978-88-42-82352-0}}
* {{cita libro|autore=Gian Carlo Ghirardi|titolo=Un'occhiata alle carte di Dio|anno=1997|editore=Il Saggiatore|ISBN=978-88-42-82135-9}}
 
== Voci correlate ==
* [[Lista delle particelle]]
* [[Meccanica quantistica]]
* [[Teoria quantistica dei campi]]
* [[Bosone (fisica)]]
* [[Fermione]]
* [[Spin]]
* [[Meccanica quantistica relativistica]]
* [[Modello standard]]
* [[Relatività ristretta]]
* [[Costanti di accoppiamento]]
* [[Materia esotica]]
* [[TetraquarkRaggi cosmici]]
 
* [[Pentaquark]]
== Altri progetti ==
* [[Teorema di Ehrenfest]]
{{interprogetto|preposizione=sulla}}
 
== Collegamenti esterni ==
* {{Collegamenti esterni}}
 
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Estratto da "https://it.wikipedia.org/wiki/Particella_elementare"