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).
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).
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.
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"...).
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.