Mario Bruschi Glossario

(succinta spiegazione di alcuni termini tecnici)

Aprile 2001

La scienza
La scienza
rubrica a cura di
Mario Bruschi
Dipartimento di Fisica
Universita` "La Sapienza"
e-mail: bruschi@roma1.infn.it
 

 
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  • Muone

    Praticamente un elettrone "pesante" (vedi Tabella delle particelle elementari). Insieme all'elettrone e al tauone ed ai rispettivi neutrini fa parte della famiglia dei leptoni. Scoperto alla fine degli altri '30 nei raggi cosmici. Carica elettrica pari a quella dell'elettrone, interagisce solo via elettro-magnetica e "debole". Instabile, decade in elettrone e neutrini. Si suppone che come gli altri leptoni non abbia una struttura, non sia cioè fatto di sub-particelle. Dovrebbe quindi essere puntiforme ma i processi virtuali di emissione e riassorbimento di altre particelle (fotoni, elettroni, positroni, bosoni W e Z, etc), previsto dal modello standard, gli conferiscono una certa "dimensione". Obbedisce alla statistica di Fermi-Dirac, è quindi dotato di spin semi-intero  (1/2).

 

  • Spin (e momento magnetico)

    Si può immaginare (anche se non è esatto...) una particella con spin come una trottola che ruota intorno ad un asse (asse di spin). Che la rappresentazione sia solo una analogia lo dimostra il fatto che una particella con spin pari a un mezzo (come il muone) deve fare due giri completi per ritornare nella stessa "posizione" (ovviamente una trottola o la terra o qualsiasi cosa che ruota normalmente ritorna nella stessa "posizione" dopo un solo giro...).  Le particelle elettricamente cariche e dotate di spin hanno anche un momento magnetico (è classicamente vero che ogni carica carica ruotante si comporta come un minuscolo ago magnetico, la direzione dell'ago è la stessa dell'asse di rotazione). Spin di valore intero caratterizzano i bosoni, semi-intero i fermioni (vedi Tabella delle particelle elementari).

 

  • Fattore g-2

    L'intensità del momento magnetico di una particella dotata di spin dovrebbe essere proporzionale attraverso un fattore g ad una unità detta magnetone ( per l'elettrone è il magnetone di Bohr). Le prime teorie quantistiche (Dirac) prevedevano per l'elettrone ( e il muone) un valore g=2, ma le successive teorie di elettrodinamica quantistica ( l'elettrodinamica quantistica è stata la base del modello standard) prevedono una piccola correzione a tale valore. Tale correzione (fattore g-2) è dovuta ai processi di emissione/riassorbimento di particelle virtuali e può essere calcolata con estrema precisione. Sorprendentemente può essere anche misurata con altrettanta precisione e finora l'accordo   tra i valori sperimentali dei g-2 elettronico e  muonico e i loro valori teorici era una prova straordinaria della validità del modello standard stesso. Si chiama "anomalia" muonica o elettronica il rapporto g-2/g.

 

  • Modello Standard

    Il "modello Standard" descrive il comportamento e le proprietà delle particelle fondamentali: i fermioni (leptoni e quarks) e i bosoni (fotoni, gluoni, W e Z) che "mediano" (cioè agiscono da tramite per) tre delle quattro interazioni (forze) fondamentali (forte,elettromagnetica e debole) - vedi Tabella delle particelle elementari-. Non si è ancora riusciti  ad includere la quarta interazione (gravitazionale) nel modello. Tuttavia, dato che quest'ultima interazione è debolissima rispetto alle altre e giuoca quindi un ruolo ininfluente nel campo microscopico,  il modello standard ha saputo  finora prevedere e spiegare tutti i risultati sperimentali. Resta però comunque insoddisfacente da un punto di vista "estetico" : ha troppi parametri ad hoc (non spiegati dalla teoria ma desumibili solo sperintalmente), non spiega perchè le particelle esistenti siano proprio quelle e perchè ad esempio abbiano quelle specifiche masse (si crede che la massa sia acquisita dalle particelle mediante il meccanismo di Higgs, ma la particella di Higgs, la particella di Dio secondo il Nobel Lederman,  è stata finora solo "intravista"...).

 

  • Teorie di grande unificazione (GUT), super-simmetria

    Le varie teorie di grande unificazione (o teorie del "tutto") tentano di realizzare il sogno di Einstein: una descrizione unificata delle 4 interazioni fondamentali e di tutte le particelle elementari. In pratica si tratta di "conciliare" il modello standard con la gravitazione... Tra le varie teorie proposte sembrano promettenti quelle "supersimmetriche" che raggiungerebbero lo scopo ipotizzando che ogni particella nota abbia un partner (di simmetria opposta, il partner di un fermione sarebbe un bosone e viceversa). Queste fantomatiche particelle non sono state (ancora!) trovate. Comunque se esistessero influenzerebbero (tra l'altro) anche i fattori g-2 (attraverso i processi virtuali di emissione / assorbimento), quindi l'anomalia sperimentale del fattore g-2 del muone potrebbe essere frutto di queste (finora ipotetiche) particelle.