Componenti del Modello Standard
delle particelle e delle forze fondamentali
Questa è una mappa interattiva: facendo click su una parte della tavola che ti interessa, puoi andare direttamente al suo ingrandimento.
Il "Modello Standard" è il nome che indica la teoria quantistica che include la teoria delle interazioni forti (cromodinamica quantistica o QCD) e la teoria unificata delle interazioni deboli ed elettromagnetiche (teoria elettrodebole o QED). La gravità non è compresa nel Modello Standard, ma è comunque presentata in questa tavola perché è una delle interazioni fondamentali.
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Il testo nell'immagine dice:
Se i protoni e i neutroni in questa figura fossero 10 cm di diametro, allora i quark e gli elettroni dovrebbero essere meno di 0,1 mm, e l'atomo intero 10 km.
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Lo spin è il momento angolare intrinseco di una particella. La misura dello spin è in unità 
(h-tagliato), che è il quanto unitario di momento angolare: =h/2pi = 6,58 x 10-25 GeV s = 1,05 x 10-34 J s.
La carica elettrica si misura prendendo come unità la carica del protone. Nel sistema metrico SI, la carica elettrica del protone è di 1,60 x 10-19 coulomb.
L'energia, per la fisica delle particelle, si misura in elettronvolt (eV), che è l'energia guadagnata da un elettrone attraversando una differenza di potenziale di 1 volt.
La massa si misura in GeV/c2
(Ricorda: E = mc2 ): 1 GeV = 109 eV = 1,60 x 10-10 joule.
La massa del protone è: 0,938 GeV/c2
= 1,67 x 10-27 kg
Carica di colore
"Carica di colore" è chiamata la carica forte; sia chiaro, queste cariche non hanno niente a che fare con i colori visibili. Ogni quark è dotato di uno dei tre tipi di carica di colore, e ci sono otto tipi di carica di colore per i gluoni. Esattamente come le particelle con carica elettrica interagiscono scambiandosi fotoni, così nelle interazioni forti le particelle con carica di colore si scambiano gluoni. Leptoni, fotoni, e bosoni W e Z non hanno carica di colore e non partecipano a interazioni forti. Non è possibile isolare un quark o un gluone, perché sono confinati in neutroni, di colore neutro. Questo confinamento (una sorta di legame) deriva dai multipli e continui scambi di gluoni tra gli oggetti dotati di carica di colore.
Confinamento
Se particelle con carica di colore (quark e gluoni) vengono separate, la forza di colore che le lega raggiunge un dato valore costante e l'energia nel campo di colore aumenta. A un certo punto l'energia viene convertita in nuove coppie quark/antiquark. Gli oggetti che troviamo alla fine sono combinazioni neutre di colore, gli adroni (mesoni e barioni).
Interazioni forti residue
Il legame forte nel nucleo tra protoni e neutroni, che sono neutri di colore, è dovuto alle interazioni forti residue tra i loro costituenti, che hanno carica di colore. E' un po' la stessa cosa dell'interazione elettrica residua che lega nelle molecole gli atomi, elettricamente neutri. Può essere considerato come lo scambio di mesoni tra gli adroni.
Materia e antimateria
Per ogni tipo di particella esiste un corrispondente tipo di antiparticella, il cui simbolo è quello della particella con una barra sopra. Una particella e la sua antiparticella hanno stessa massa e stesso spin, ma carica opposta. Alcuni bosoni elettricamente neutri coincidono con le loro stesse antiparticelle (p.e. Z0, gamma, eta_c = c cbar, ma non K0 = d s).
Questi schemi sono un'interpretazione artistica dei processi fisici. Perciò non sono esatti, e non rispettano alcuna scala. In verde sono le nubi di gluoni o i campi di gluoni, le linee rosse sone le traiettorie dei quark, e le linee nere le traiettorie dei leptoni.
Tavole
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Il testo nell'immagine dice: Un neutrone decade in un protone, un elettrone e un antineutrino attraverso un bosone W virtuale (mediatore). Questo è il decadimeno beta del neutrone.
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Il testo nell'immagine dice: Un elettrone e un positrone (antielettrone) collidendo ad alta energia possono annichilarsi per produrre mesoni D+ e D- attraverso un bosone Z virtuale o un fotone virtuale. |
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Il testo nell'immagine dice: I quark c e anti-c in un mesone eta_c si annichilano in gluoni virtuali. La produzione di coppie quark/antiquark nella nube di gluoni a volte ha come prodotti finali  +,
K0,
e K-.
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