Particelle elementari: che cosa sono i quark?

Quark: una parola priva di significato per i mattoni fondamentali della materia.

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Murray Gell-Mann: la sua ipoesi dei quark nel 1964 gli valse il Nobel per la Fisica nel 1969.

Gli atomi sono formati da elettroni, protoni e neutroni, e queste due ultime particelle sono fatte di quark. Un po’ come una serie di bambole matrioska che si infilano l’una nell’altra. Fino a qualche anno fa i fisici ritenevano ci fossero solo due quark, chiamati up e down (“su” e “giù”) e di carica elettrica uguale rispettivamente a 2/3 e -1/3 della carica dell’elettrone; poi, con il passare degli anni e l'entrata in funzione dei grandi acceleratori di particelle, si è scoperto che la famiglia è più grande.

Nomi curiosi. Grazie agli acceleratori di particelle si sono scoperti infatti altri quattro quark, battezzati charm (fascino), strange (strano), bottom (basso) e top (alto). E ben presto si è scoperto anche che per ogni quark esiste un antiquark con carica elettrica opposta (e con un’altra proprietà opposta, la cosiddetta “stranezza”).

 

Infine, come se non bastasse, ci si è resi conto che ogni quark può esistere in tre stati diversi, altrimenti sarebbe violata una legge fondamentale della fisica, il principio di esclusione di Pauli. In altre parole, due quark che ai nostri strumenti di misura sembrano uguali possono in realtà essere diversi: per convenzione, si dice che hanno un “colore” differente (e i nostri strumenti, come se fossero daltonici, non li possono distinguere).

01 Gennaio 2013