Di che cosa è fatta la materia?

[Orso Brrrrr]

Oggi si conoscono tantissime particelle rispetto, ad esempio, a 40 anni fa. In quel tempo si diceva che una particella elementare fosse costituita da una particolare forma di concentrazione dello spazio (fisico). Immaginate lo spazio come un mezzo perfettamente "elastico" e che, a causa di particolari sue proprietà e di certe condizioni che si possono verificare, si inizi un processo in base al quale una certa quantità di spazio confluisca in un punto di dimensioni estremamente piccole, formando quella che viene definita una "particella elementare". La particella così formata, ha "teso" lo spazio tutt'intorno, dando luogo alle linee di forza che, esplicandosi in tutte le direzioni, vanno a correlarsi con quelle delle particelle circostanti, componendosi vettorialmente con queste.
La particella, così concepita, rappresenta una specie di "molla caricata" o, se volete, una fionda tesa; in altre parole costituisce una "carica di energia". La sua "distruzione" consisterebbe nella riconversione in "spazio senza tensioni", liberando l'energia che era stata necessaria per formarla ovvero per "caricare la molla".

Questo modo di ragionare, implica una concezione dello spazio fisico come un mezzo "continuo", ovvero non corpuscolare.

La concezione odierna dello spazio e della formazione della materia è veramente cambiata?

[Lorenzo]

Direi di sì!

Lo spazio inteso come campo(zona nella quale si rendono manifeste delle forze) non può essere considerato continuo, infatti, le stesse linee di forza a cui tu accennavi andrebbero considerate come linee tratteggiate. In quanto espressione di un'energia che va quantizzata secondo l'equazione di Planck.

La particella elementare, che costituisce gli adroni, è il Quark con carica 1/3 o 2/3(o con segno negativo), essi si aggruppano a tre e compongono gli adroni stessi, tuttavia i mesoni sono composti da soli 2 quark. Si conoscono oggi 6 tipologie di quark(tutte dimostrate nella loro esistenza) ed ovviomente altrettanti antiquark.

Discorso a parte sono, invece, i Leptoni che attualmente vengono considerati anch'essi partecille elementari.

Cordiali Saluti

Lorenzo
Miles Insulae

[Creso]

La teoria delle stringhe è riuscita a unire l'infinitamente grande definito dalla teoria delle relatività generale di Einstein all'infinitamente piccolo della teoria quantistica.
Ti consiglio di fare una ricerca approfondita su Internet per scoprire la peculiarità di questa interpretazione dell'universo, da più parti definita teoria del tutto.

[Orso Brrrrr]

In Origine Postato da Lorenzo
Direi di sì!

Lo spazio inteso come campo(zona nella quale si rendono manifeste delle forze) non può essere considerato continuo, infatti, le stesse linee di forza a cui tu accennavi andrebbero considerate come linee tratteggiate. In quanto espressione di un'energia che va quantizzata secondo l'equazione di Planck.

La particella elementare, che costituisce gli adroni, è il Quark con carica 1/3 o 2/3(o con segno negativo), essi si aggruppano a tre e compongono gli adroni stessi, tuttavia i mesoni sono composti da soli 2 quark. Si conoscono oggi 6 tipologie di quark(tutte dimostrate nella loro esistenza) ed ovviomente altrettanti antiquark.

Discorso a parte sono, invece, i Leptoni che attualmente vengono considerati anch'essi partecille elementari.

Cordiali Saluti

Lorenzo
Miles Insulae

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Quando si dice " di che cosa è fatta la materia" automaticamente si spiega "di che cosa è fatto lo spazio". O almeno si spera.
Ecco, questa era e rimane la mia curiosità
Se anche le forze interne all'atomo (ad esempio la "forza debole") vengono attuate per mezzo di messaggeri che sono costituiti da altre particelle, allora, lo spazio che noi vediamo è una pia illusione e non ha nulla a che fare con lo spazio (ideale) euclideo che è da consiferarsi un continuo ma assolutamente vuoto, nel senso di privo di particelle di materia o di energia (che alla fine sono la stessa cosa).
Spero di non annoiarti se aggiungo un paio di scritti trovati sul Web:
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1)
E' possibile che i quark siano "composti" da particelle elementari da noi ancora sconosciute ?
di Paolo Magionami
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Conoscere com’è strutturata la materia è una delle curiosità più grandi e antiche dell’uomo.

Questa voglia di conoscenza ci ha portato a scoprire prima gli atomi, poi il nucleo che a sua volta e’ costituito da altre particelle, protoni e neutroni. In questo viaggio verso il sempre più piccolo che Gell-Mann nel 1964 ha introdotto per la prima volta il concetto di quark; particelle quest’ultime divise in tre famiglie, che si pensava fossero i costituenti ultimi della materia.

Mentre però un atomo e nuclei si possono spezzare per estrarne elettroni protoni e neutroni, non si riesce a spezzare gli adroni (come protoni e neutroni) per vedere questi quark. Nonostante molti sforzi non si e’ mai visto un quark isolato.

La teoria che descrive correttamente il comportamento di questi quark è la QCD (Quantum-Chromo-Dynamics), la quale tuttavia ha due grossi difetti: non sa dire perché i quark siano confinati (perché non si riesce a vederli da soli) e non riesce a predire alcune proprietà, tipo la massa, degli adroni.

E’ chiaro che è lecito domandarsi se anche i quarks siano costituiti da altre particelle nell’ottica di questo viaggio verso il sempre più piccolo; tuttavia la domanda non ha ancora avuto risposta e di certo non e’ cosa banale risolvere il quesito.

Una teoria che sembra fornire buoni indizi sugli enigmi posti dalla natura e che sta andando per la maggiore da un po’ di anni a questa parte e’ la teoria delle stringhe (che qualcuno un po’ ottimisticamente ha definito “la teoria del tutto”).

Secondo questa teoria le particelle elementari non sarebbero puntiformi ma sarebbero costituite da una sorta di anello uni-dimensionale che vibra come una corda di violino. Ogni particella è il riflesso di come questa stringa possa vibrare.

Queste stringhe formerebbero tutto il tessuto microscopico dell’universo; universo multidimensionale dove le stringhe vibrano e si attorcigliano tra di loro.

La teoria delle stringhe è veramente una teoria molto interessante, soprattutto per gli eventuali sviluppi nell’ambito della ricerca di una teoria unificatrice; ma e’ anche una teoria molto complicata e di difficile comprensione.

In definitiva per sapere se anche i quark sono costituiti da altri elementi bisognerà aspettare ancora un po’.

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2)
LA FORZA DEBOLE

Se la forza forte è una prerogativa dei quark e degli adroni la forza debole abbraccia entrambi i tipi di particelle elementari.

Messaggeri di quest’interazione i bosoni carichi W+ e W- e il bosone neutro Z0.

Senza dubbio i quanti mediatori "più nutriti" : pensate che hanno una massa pari a quasi cento volte quella del protone!

Per questo il suo raggio d'azione è d'appena un centesimo del diametro del protone : 2*10-18 m!

Ma c'è anche un'altro particolare che la rende più difficile da inquadrare, e che risiede nella sua stessa natura:

la forza debole è l'unica che in un certo senso non "lega" niente! Al limite divide:

è infatti responsabile dei decadimenti : fa cambiare sapore alle particelle.


COME FUNZIONA?

Il meccanismo è fondamentalmente lo stesso:

una particella emette o assorbe un bosone cambiando il proprio sapore, che non era toccato da nessun’altro processo:

un quark può cambiare colore ad opera della forza forte, ma se è up resta up, se è down resta down.

Mentre l’interazione debole permette questo “salto di qualità”…

…Trasformando un down in un up…

Che poi è ciò che accade in un decadimento beta b:

ufficialmente un neutrone decade in un protone, in un elettrone ed in un antineutrino

n -> p e- ne



ma cosa avviene realmente?

Ormai sappiamo che la “formazione” del neutrone è : up down down (udd) mentre quella del protone è up up down (uud)

Quindi basterà che un quark up cambi sapore e si trasformi in un quark down per ottenere il nostro protone.

E lo fa proprio emettendo un bosone W-, che porta via anche un po’ di carica elettrica negativa.

E uno è fatto.

Ma il bosone W- non ha una lunga vita e si sdoppia subito in due altre particelle:

la carica negativa viene presa dall’elettrone, ed un po’ d’energia e di quantità di moto dal neutrino.

I conti tornano.

Nel decadimento beta sono coinvolti i bosoni W...

Pensate al quark down come ad un tarallo al peperoncino... il bosone W porta via il sapore piccante, e rende il tarallo dolce... un quark up.

Attraverso questo processo quindi le particelle mutano sapore, ma non sono concesse tutte le transizioni!

Abbiamo visto che le famiglie di particelle possono esse suddivise in doppietti (up-down, charm-strange... elettrone neutrino elettronico...): il decadimento da una particella ad un'altra all'interno d'uno stesso doppietto è più rapida rispetto a passaggi interfamiliari, sebbene anche questi siano concessi.

Non lo sono invece le transizioni tra famiglie, ad esempio un quark non può diventare una leptone e viceversa.

Ci sono però dei casi in cui la carica delle particelle resta immutata, come la diffusione dei neutrini: queste particelle non hanno una carica elettrica, quindi non possono sentire l'interazione elettromagnetica, però non hanno nulla contro la debole...

Il caso è di competenza dei bosoni Z0 elettricamente neutri ...

I tre bosoni sono molto pesanti, per questo è passato molto tempo prima che fossero osservati: nel 1983. Il merito va a Carlo Rubbia, un grande fisico italiano che per la sua opera fu insignito del premio nobel nel 1984.


E così si chiude il giro delle forze incluse nel modello standard,

ne resta però ancora una di fondamentale,

con cui abbiamo a che fare ogni giorno...

[Orso Brrrrr]

In Origine Postato da Creso
La teoria delle stringhe è riuscita a unire l'infinitamente grande definito dalla teoria delle relatività generale di Einstein all'infinitamente piccolo della teoria quantistica.
Ti consiglio di fare una ricerca approfondita su Internet per scoprire la peculiarità di questa interpretazione dell'universo, da più parti definita teoria del tutto.

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Con la "teoria del tutto", mi pare che non tutti siano d'accordo. Ho letto un articolo di Amaldi che si dichiara non a favore.
Se ti può interessare ti invio anche un link di un Magazine:


http://www.galileonet.it/Magazine/mag0334/0334_4.html

[Lorenzo]

Io sono un amtaore e neanche tanto esperto, non so se lo spazio, inteso come vuoto esista o meno e non so se credere alla teoria delle stringhe(che per altro non trovo affatto unificante, manca ancora l'unificazione delle forze!!)

Tuttavia non credo che esistano particelle più piccole dei Quark e sarebbe comunque impossibile dimostrarne l'esistenza, a causa della forza di interazione forte. Essa ,a differenza delle altre forze che diminuisco al quadrato della distanza, aumento proprio al quadrato della distanza. E facile immaginare che portando la distanza all'infinito la forza diverebbe infinita(sarebbe interessante vedere il comportamento del campo in questi casi), Quark sono quindi intrappolati negli Adroni.

Cordiali Saluti

Lorenzo
Miles Insulae

[agaragar]

di nulla.....

[Orso Brrrrr]

In Origine Postato da Lorenzo
Io sono un amtaore e neanche tanto esperto, non so se lo spazio, inteso come vuoto esista o meno e non so se credere alla teoria delle stringhe(che per altro non trovo affatto unificante, manca ancora l'unificazione delle forze!!)

Tuttavia non credo che esistano particelle più piccole dei Quark e sarebbe comunque impossibile dimostrarne l'esistenza, a causa della forza di interazione forte. Essa ,a differenza delle altre forze che diminuisco al quadrato della distanza, aumento proprio al quadrato della distanza. E facile immaginare che portando la distanza all'infinito la forza diverebbe infinita(sarebbe interessante vedere il comportamento del campo in questi casi), Quark sono quindi intrappolati negli Adroni.

Cordiali Saluti

Lorenzo
Miles Insulae

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Diciamo che la mia domanda iniziale è un po' provocatoria, perchè, se si sapesse veramente ciò che ho chiesto, si saprebbe probabilmente "tutto" e ulteriori ricerche sulla materia forse non avrebbero più senso.
Trovo però che la discussione sia molto utile e che lo scambio di informazioni sia uno stimolo ad un ulteriore approfondimento da parte degli appassionati che lo volessero fare.
Da parte mia, lungi dall'aver esaurito la mia naturale eterna curiosità, ho sempre ritenuto di aver molto da imparare e... perciò continuerò a farlo.
Ti ringrazio della tua disponibilità

Quando tu dici:
".....omissis... non so se lo spazio, inteso come vuoto, esista o meno..."
per me entri già in un discorso di carattere filosofico.
Io credo che lo spazio vuoto (e per dipiù infinito) non possa non esistere e che, anche se lo spazio fisico che noi percepiamo, inteso come un campo complesso di forze, fosse finito, non potrebbe essere in continua espansione se non esistesse lo spazio vuoto in grado di contenerlo.
In altre parole, se lo spazio fisico avesse un limite, per quanto lontano possa essere, ci sarebbe sempre "un al di qua" e "un al di là" del limite.
Inoltre, se non ci fosse lo spazio vuoto e infinito (che non contiene assolutamente nulla), ci sarebbe veramente il nulla assoluto, nel senso che non ci potrebbe essere neppure lo spazio fisico con noi dentro che tentiamo di ragionare.
Mi posso sbagliare, ma questo è il mio punto di vista.

[Lorenzo]

Non sfociare nella filosofia è impossibile, ricorda che fino a poco meno di 250 anni fa la fisica si chiamava filosofia naturale.

Il discorso "dell'al di la" e "dell'al di qua" mi ha sempre affiscinato molto e si rifà semplicemente al discorso sull'essere ed il nulla.

L'Universo può espandersi in ciò che esiste, questo è ovvio, fino ad ora ha raggiunto un raggio di 15-17 miliardi di anni luce, conquistando il vuoto(o riempiendolo se vuoi), ma questo vuoto è infinito? Questo vuoto ha iniziato ad esistere quando è stato colonizzato dalla materia od è un entità ontologica di per se?

Il discorso si fa più difficile perché dovremmo definire ciò che esiste, cioé l'essere: impresa ardua! Già nota come Problema Eleatico.

Partiamo da Parmenide che con il principio di non contraddizione e d'identità affermava che l'essere è ed il nulla non è. Il discorso appare scontato, ma non è così perché Parmenide stesso, introducendo il fattore tempo, affermava che l'essere è immutabile, perché se fosse mutato o mutasse in futuro, non sarebbe più ciò che è stato e quindi non rispetterebbe più i principi di non contraddizione e d'identità. A cascata l'essere è eterno ed infinito, per dare adito a mutazioni ed al nulla(al di fuori del suo tempo e del suo spazio). Questo mi pare sia ciò che sostiene anche tuo Orso!

Muovere critiche a questo sistema è facile, ma si rischia di cadere nel banale, perché la fondatezza di tale pensiero è valida. Tuttavia lo stesso allievo di Parmenide, Zenone, con i suoi paradossi ci mostra il fianco; ricorderai la freccia od achille, difesi da Russel nel "Pincipia Mathemaica" e poi confutati(definitivamente) da Planck nel suo "Conoscenza del mondo fisico".

A Parmenide si oppose Eraclito, con la teoria del Panta rei, tutto scorre, l'essere è visto come qualcosa in continuo mutamento, simile al fuoco(diremmo un mondo chimico oggi). Eraclito arriva anche a definire un Dio-Tutto, cioé un dio in tutte le cose, che è la materia stessa(come affermerà anche Giordano Bruno con il suo monismo quasi 2000 anni più tardi). Materia finita e mutabile nel tempo e nello spazio.

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Cordiali Saluti

Lorenzo
Miles Insulae

[Orso Brrrrr]

Moooolto interessante.
Lasciamo un po' decantare il ragionamento.
Io per queste cose non ho mai avuto fretta.