Quarks e cromodinamica

Autore: #AlessioFranchi



Se è vero che cariche opposte si attraggono e uguali si respingono, come è ammissibile la stabilità dei nuclei atomici composti da protoni e neutroni? Fino a quali ordini di grandezza la natura risulta dominata dalle interazioni elettromagnetiche?


Una analisi delle interazioni forti permette di rispondere a tale domanda. I principali attori di questa teoria vengono chiamati “quarks” e a oggi ne conosciamo di sei diversi tipi o, in gergo più tecnico, "flavours": up, down, charm, strange, top e bottom. Ad ognuno di questi è associata la corrispettiva antiparticella (antiquark).

Al “sapore” si associa il numero quantico di colore: ogni flavour ha la possibilità di essere colorato di rosso, blu o verde. Non è un caso che tale teoria sia conosciuta anche sotto il nome di “Cromodinamica”.


L’assioma del confinamento del colore asserisce che in natura ogni adrone (alias di particella composta da quarks e antiquarks) debba essere complessivamente bianco. Questa affermazione ha la notevole implicazione che non si possano osservare direttamente quarks liberi: per avere particelle prive di colore questi tendono a combinarsi in terzetti (detti barioni, tra cui i ben noti protoni e neutroni, composti rispettivamente da due up e un down e due down e un up) oppure in coppie quark-antiquark (date dai mesoni, un po’ più’ sconosciute, ma presenti naturalmente anche in alta atmosfera senza l’intervento di alcun acceleratore artificiale).


Quarks diversi possono interagire attraverso lo scambio di gluoni che, come il nome suggerisce, possono fare da collante e permettere a protoni, neutroni o loro aggregati una marcata stabilità.

Questi mediatori fanno le veci dei fotoni della teoria elettromagnetica: anch’essi sono privi di massa come ogni quanto di luce; tuttavia ne esistono otto tipi diversi e trasportano colore.

Di fotoni, al contrario, ne esiste una sola “specie” e non trasportano alcuna carica elettrica intrinseca. 


La scienza progredisce inesorabilmente con il tempo, attraverso scoperte o confutazioni. Pensate che in futuro avremo una conoscenza più intima delle leggi che governano l’universo dell’infinitamente piccolo?




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