Interazione debole: differenze tra le versioni
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Poichè tutti i leptoni sono interessati dagli effetti dell'interazione debole, risulta che essa è la sola forza che interviene sui [[neutrini]] negli [[esperimento|esperimenti]] di laboratorio, per i quali la [[gravità]] è trascurabile.
La forza debole è la responsabile del [[decadimento beta]] dei nuclei atomici, associato alla [[radioattività]], per il quale un neutrone si trasforma in un protone o viceversa, con l'emissione di elettroni (radiazione beta) e neutrini.
==Tipi di interazione==
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Le due interazioni a corrente carica sono responsabili dei fenomeni legati al [[decadimento beta]]. L'interazione a corrente neutra fu osservata per la prima volta negli esperimenti di [[scattering]] di neutrini su nuclei nel [[1973]] al [[CERN]], confermando le previsioni del modello unificato della [[interazione elettrodebole|teoria elettrodebole]].
==Proprietà==
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Analizzando dal punto di vista dei quark il decadimento del neutrone, si vede come questo comporti un cambiamento di sapore tra i quark coinvolti.
Il neutrone contiene un quark di sapore [[quark up|up]] e due di sapore [[quark down|down]], mentre il protone contiene due quark up e un quark down. Perciò quando un neutrone decade in un protone, uno dei suoi quark down cambia sapore e diventa un quark up. Né la [[forza nucleare forte]], né l'[[elettromagnetismo]] consentono il cambiamento di sapore, così questo evento è regolato dal decadimento debole. In questo processo, un quark down del neutrone decade in un quark up attraverso l'emissione di un [[bosone W|bosone W<sup>-</sup>]], che decade a sua volta, poco dopo, in un [[elettrone]] ad alta energia e in un [[neutrino|antineutrino elettronico]]. È ciò che si chiama [[decadimento beta|decadimento beta negativo]].
==La teoria debole==
[[Immagine:Beta Negative Decay.svg|thumb|300 px|[[Diagramma di Feynman]] che rappresenta il [[decadimento beta|decadimento beta negativo]]: un [[neutrone]] "udd" si trasforma in un [[protone]] "uud" attraverso l'emissione di un [[bosone W|bosone W<sup>-</sup>]], che a sua volta si scinde in un [[elettrone]] e in un [[neutrino|antineutrino elettronico]]]]
La spiegazione del decadimento beta nucleare data da [[Enrico Fermi|Fermi]] nel [[1932]] è stato il prototipo dell'interazione debole. In analogia con l'interazione elettromagnetica, Fermi descrive il processo debole come un'interazione puntiforme di quattro fermioni, con costante di accoppiamento G, detta ''costante di Fermi''. Le transizioni delle particelle sono descritte in termini di correnti vettoriali, proprio come per l'elettromagnetismo, con la differenza che nel caso debole esse hanno una variazione di carica elettrica.
La necessità di avere una teoria che fosse [[rinormalizzazione|rinormalizzabile]] e la scoperta della violazione della parità portarono alcune modifiche alla teoria.
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====La costante di Fermi====
La costante di accoppiamento G non è adimensionale (come e nel caso elettromagnetico) ma ha le dimensioni di [energia]<sup>-2</sup>. Ciò fa sì che la teoria debole non sia rinormalizzabile. La situazione si può risolvere postulando che le interazioni deboli siano dovute all'emissione e all'assorbimento di bosoni vettori, come avviene col fotone nell'elettromagnetismo.
In questo modo l'interazione è proporzionale a
:<math> \frac{g^2}{(M^2-q^2)}</math>
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Perciò, nel caso in cui <math>q^2<<M^2</math> (come per il decadimento beta) si ha un'interazione puntuale con costante di accoppiamento proporzionale alla G di Fermi:
Ciò mostra anche come l'interazione debole non sia debole perchè è debole la costante di accoppiamento g, ma perchè M è molto grande. Se infatti g fosse dell'ordine di e, allora a energie dell'ordine di M e oltre, l'interazione debole ed elettromagnetica avrebbero la stessa intensità.
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*[[Gravità quantistica]]
*[[Costanti di accoppiamento]]
== Bibliografia ==
* {{en}} F. Haltzen, A. D. Martin, ''Quark and Leptons'' Wiley, 1984.
* {{en}} D. Perkins, ''Introduction to High Energy Physics'', Addison-Wesley, 2000.
* {{it}} B. Pohv, K. Rith, C. Scholz, F. Zetsche ''Particelle e Nuclei'', Bollati Boringhieri, 1998.
{{portale|Fisica}}
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