Contenuto
- Quark e Lepton sono entrambe particelle fondamentali
- I Leptoni hanno una carica intera; I quark hanno una carica frazionaria
- I leptoni possono esistere liberamente; Quark Impossibile
- Quark e Lepton sono soggetti a diverse forze fondamentali
La fisica delle particelle è il sottocampo della fisica che si occupa dello studio delle particelle subatomiche elementari - le particelle che compongono gli atomi. All'inizio del 20 ° secolo, furono fatte molte scoperte sperimentali che suggerivano che gli atomi, che si riteneva il componente più piccolo della materia, fossero costituiti da particelle ancora più piccole. Sono state escogitate nuove teorie per spiegare questo (come il Modello standard di fisica delle particelle), sono stati progettati molti nuovi esperimenti (usando attrezzature come acceleratori di particelle) e gradualmente è diventato chiaro che le particelle che compongono gli atomi possono essere ulteriormente scomposte. Due esempi di tali particelle sono quark e leptoni e, sebbene questi tipi di particelle abbiano molto in comune, le loro differenze sono spesso nette.
Quark e Lepton sono entrambe particelle fondamentali
Quark (nominato dal vincitore del premio Nobel Murray Gell-Mann dopo una citazione nel libro "Finnegans Wake" di James Joyce) e i leptoni sono attualmente ritenuti le particelle più fondamentali esistenti; cioè, non possono essere scomposti in ulteriori particelle costituenti. Quark e leptoni non sono anch'essi particelle; piuttosto, si riferiscono a famiglie di particelle, ciascuna contenente sei membri. La famiglia di particelle di quark è composta da particelle su, giù, sopra, sotto, di fascino e strane particelle, mentre i leptoni sono costituiti da particelle di elettroni, neutroni di elettroni, muoni, neutroni di muoni, tau e neutrini. Vi sono anche antiparticelle associate a ciascuna particella, l'antiparticella essendo lo specchio opposto della particella corrispondente (ad esempio avente la carica opposta).
I Leptoni hanno una carica intera; I quark hanno una carica frazionaria
I leptoni hanno una carica elettrica di una sola unità di carica fondamentale (definita come la carica di un singolo elettrone), nel caso dell'elettrone, muone o tau, o nessuna carica, nel caso dei neutrini corrispondenti. I quark invece hanno cariche frazionarie (+/- 1/3 o +/- 2/3, a seconda del quark). Quando questi quark sono raggruppati insieme, la somma dei loro addebiti si somma sempre a un addebito intero. Ad esempio, se due quark up e un quark down (con cariche rispettivamente di +2/3 e -1/3) sono raggruppati insieme, la somma delle cariche si somma a +1 e viene creata una nuova particella. Questa nuova particella è il protone, uno dei componenti principali del nucleo atomico.
I leptoni possono esistere liberamente; Quark Impossibile
Mentre tutti i quark hanno una carica frazionaria, un quark non esisterà mai liberamente in natura; ciò è dovuto a una forza fondamentale nota come "forza forte". La forza forte, mediata da particelle che trasportano forza chiamate gluoni, agisce all'interno del nucleo degli atomi e mantiene i quark attratti l'uno dall'altro. La forza tra i quark aumenta man mano che si allontanano, garantendo che un quark libero non venga mai rilevato. Il campo di studio dedicato alle interazioni tra quark e gluoni è chiamato cromodinamica quantistica (QCD). I leptoni, d'altra parte, sono particelle molto "indipendenti" e possono essere isolate.
Quark e Lepton sono soggetti a diverse forze fondamentali
Ci sono quattro forze fondamentali in natura: la forza forte (che tiene insieme i nuclei atomici e i quark), la forza debole (che è responsabile del decadimento radioattivo), la forza elettromagnetica (che aiuta a mantenere uniti gli atomi) e la forza gravitazionale (che agisce qualsiasi oggetto con massa o energia nell'universo). I quark sono soggetti a tutte le forze fondamentali; i leptoni, d'altra parte, sono soggetti a tutte le forze tranne la forza forte. Questo perché la forza forte ha un raggio molto corto, tipicamente più piccolo di quello di un nucleo atomico; pertanto, la forza forte è generalmente limitata a quest'area. Le forze deboli, elettromagnetiche e gravitazionali, d'altra parte, possono agire su una distanza molto maggiore di quanto possa fare la forza forte.