COSA è UN QUARK...

[Danny]

Un po' di storia sui quark
Nel 1964 Murray Gell-Mann e George Zweig ipotizzarono che assolutamente tutte le particelle note all'epoca potessero venire spiegate come combinazioni di 3 sole particelle fondamentali.
Gell-Mann scelse per questi costituenti elementari il nome stravagante di quark. E' una parola di una frase del romanzo Finnegan's Wake di James Joyce: "three quarks for Muster Mark".
La caratteristica rivoluzionaria dell'idea di Gell-Mann e Zweig era quella di assegnare ai quark cariche elettriche di 2/3 e -1/3 (rispetto alla carica del protone): cariche del genere non erano mai state osservate! In un primo momento i quark furono considerati solo entità matematiche, ma gli esperimenti hanno convinto i fisici della reale esistenza dei quark.

I quark, dove hanno preso quei loro nomi assurdi?
Ci sono sei tipi (o meglio sapori) di quark. "Sapore" è solo un nome bizzarro per indicare semplicemente "un tipo".
I due quark più leggeri sono chiamati UP e DOWN, cioè, in inglese, "su" e "giù".
Il terzo quark si chiama STRANGE, "strano". Questo nome era già stato associato al mesone K perché la sua lunga vita sembrava una proprietà inaspettata e, appunto, "strana" (il mesone K contiene quark strange).

CHARM, "fascino", è il quarto tipo di quark. E' stato scoperto nel 1974 negli Stati Uniti, all'interno di una particella che è stata battezzata (psi), e contemporaneamente al Laboratorio Nazionale di Brookhaven, nella stessa particella, che è stata chiamata però J. La è una combinazione di quark charm/anti-charm ().
Il quinto e sesto quark erano stati originariamente chiamati truth, "verità", e beauty, "bellezza", ma questi nomi sono sembrati troppo assurdi anche ai fisici! Per cui hanno conservato le iniziali, t e b, che sono anche il loro simbolo, ma sono diventati TOP e BOTTOM, "alto" e "basso".

Il quark BOTTOM, in una combinazione bottom/anti-bottom () chiamata Ipsilon (), è stato per la prima volta osservato nel 1977 al Fermilab, il Laboratorio Nazionale Fermi, negli Stati Uniti.
Il sesto sapore di quark, TOP, è il quark con massa maggiore. E' circa 35.000 volte più grande dei quark up e down, che compongono la maggior parte della materia che vediamo attorno a noi. Il 2 marzo 1995 il Fermilab ha annunciato la scoperta del quark top. Dei sei quark previsti dalla teoria corrente, il quark top è stato l'ultimo a venire osservato sperimentalmente.

Ci sono sei tipi di quark, ma i fisici di solito li raggruppano in tre coppie: Up/Down, Charm/Strange, e Top/Bottom. Per ciascuno di questi quark esiste il corrispondente quark di ANTIMATERIA(antiquark).

Per ogni particella (materia) c'è la corrispondente antiparticella (antimateria). Un'antiparticella è identica alla sua particella sotto ogni aspetto, tranne che per la carica, che è opposta. Per esempio, il protone ha carica elettrica positiva, e l'antiprotone ha carica elettrica negativa; ma hanno la stessa identica massa, perciò sono soggetti alla gravità nella stessa identica maniera.
Quando una particella e la sua antiparticella si incontrano, si annichilano in energia pura. Questa energia può dar vita a particelle, prive di carica, mediatrici di forza, come fotoni, bosoni Z, o gluoni.
Il simbolo di un'antiparticella è un trattino (barra) sopra il simbolo della corrispondente particella materiale. Per esempio, un protone () ha un'antiparticella indicata da , "pi-barrato". L'antiparticella di un protone è chiamata antiprotone. L'antiparticella di un elettrone (e-) è il positrone (e+).

I quark hanno l'insolita caratteristica di avere carica elettrica frazionaria, di 2/3 o -1/3, diversamente dagli elettroni, che hanno carica -1, e dai protoni, che hanno carica +1. I quark sono dotati anche di un altro tipo di carica, chiamata carica di colore di cui poi parleremo.

IL “QUARK” PIU’ FAMOSO

2 marzo 1995, Fermilab, il Laboratorio Nazionale Fermi, negli U.S.A., ha annunciato la scoperta del quark top, l'ultimo dei sei quark. La ricerca era iniziata nel 1977, quando era stato trovato il quinto quark, il bottom, sempre a Fermilab. Ci è voluto molto tempo, perché il quark top era molto più massivo di quanto si prevedesse originariamente, e perciò occorreva un acceleratore molto più potente per riuscire a crearlo.
Anche se il quark top decade troppo velocemente per poter essere osservato, si lascia dietro delle particelle che permettono di identificare la sua esistenza -- una specie di "firma". Il quark top può decadere in più di una maniera. Dato che un quark top appare solo una volta su vari miliardi di collisioni, è stato necessario realizzare milioni di miliardi di collisioni.
I fisici ancora non sanno spiegare perché il top abbia una massa così grande. E' 40 volte più pesante del più pesante tra gli altri quark, ed è circa 35.000 volte più pesante dei quark up e down che compongono la maggior parte della materia che possiamo vedere attorno a noi. In realtà è ancora aperta la questione più generale del perché esista la massa. I fisici sperano che la scoperta del quark top possa illuminare questi problemi.


La carica elettrica si intende misurata rispetto alla carica unitaria del protone.

Le masse dei quark

Le masse dei quark sono definite "masse approssimate". E' molto difficile determinare la massa di un quark, e non è facile neppure definire cosa si intende per massa di un quark, visto che un quark non può mai essere isolato.
Questo è vero in particolar modo per la generazione più leggera (up e down), dato che gran parte della massa dei loro composti (come neutroni e protoni) non deriva dalle masse dei quark, ma dalla loro energia di confinamento.

[Danny]

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