LEPTONI E ADRONI

La materia che ci circonda è composta da tre tipi di particelle: gli elettroni, i neutroni ed i protoni, che si uniscono per formare gli atomi.

Considerando la struttura degli atomi è possibile porsi una domanda: noi sappiamo che le particelle che compongono il nucleo risentono dell’interazione forte; sappiamo inoltre che gli elettroni girano intorno al nucleo come la luna intorno alla terra, ma perchè l’elettrone non risente della forza nucleare molto più intensa di quella elettronica quando nel suo moto si trova molto vicino al nucleo?
In realtà solo alcune particelle risentono della forza nucleare, così come solo le particelle elettricamente cariche risentono dell’interazione elettromagnetica.

Oggi sappiamo che le interazioni forti avvengono tra i partoni che compongono le particelle interagenti, così solo le particelle composte da quarks risentono di questa interazione.
Così come abbiamo fatto una distinzione tra particelle cariche, che risentono dell’interazione elettromagnetica e particelle neutre che non ne risentono, possiamo fare una nuova distinzione tra particelle che risentono delle interazioni forti e quelle che non ne risentono.
Si chiamano adroni i primi e leptoni i secondi (sono esclusi i bosoni intermedi delle interazioni fondamentali).
I leptoni, quindi, risentono solo delle interazioni gravitazionali, elettromagnetiche e deboli e sono: l’elettrone, la particella m, la particella t, i neutrini e le relative antiparticelle.
Come per i quarks si usa rappresentare i leptoni in famiglie, così si ha:

I leptoni sono particelle elementari, cioè non sono composte da altre particelle più piccole come succede per gli adroni con i quarks. Dai risultati dei più moderni esperimenti risulta altamente improbabile che si possano scoprire nuove famiglie di leptoni.

Una delle più precise misure che si stanno eseguendo per la massa di una particella riguarda quella dei neutrini elettronici (ne). Oggi i più recenti risultati indicano che questa è minore di 1.07·10-35 Kg (un numero piccolissimo, 34 zeri!!!!); per quanto si dica che i neutrini sono particelle a massa nulla, molte teorie, soprattutto astrofisiche, portano a concludere che i neutrini devono avere una massa, anche se piccolissima.

Gli adroni, essendo composti da partoni, risentono di tutte e quattro le interazioni fondamentali della fisica.
Queste particelle si dividono, a seconda del numero di quarks e/o antiquarks "di valenza", in barioni e mesoni a seconda che questi quarks siano tre o due rispettivamente. Viste le possibili combinazioni che si possono creare con i quarks e gli anti-quarks, esistono moltissimi adroni che possono essere creati artificialmente nei laboratori di fisica. Solo alcuni sono stati studiati, per ora, in modo approfondito.

In natura le uniche particelle stabili (cioè che non decadono) sono l’elettrone, il protone, il fotone ed i neutrini (anche il neutrone, fuori dal nucleo atomico, decade con un tempo di dimezzamento di dieci minuti,) tutti gli altri leptoni ed adroni decadranno quindi, con tempi di dimezzamento più o meno lunghi (compresi tra 5·10-25 e dieci minuti) fino a diventare particelle stabili e comporre la materia o viaggiare nello spazio interstellare.