{"id":3464,"date":"2014-04-06T00:00:00","date_gmt":"2014-04-05T22:00:00","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"3464","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/3464\/","title":{"rendered":"Premesso che nella fisica quantistica abbiamo particelle stabili e \r\nparticelle instabili vorrei sapere se \u00e8 possibile concepire le seconde \r\ncome una temporanea trasformazione delle prime, anzich\u00e9 come \r\nparticelle autonome, e se, in tal caso, il modello standard \r\nconserverebbe la sua validit\u00e0."},"content":{"rendered":"
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Non è ben chiaro cosa si intenda, nella domanda, con l’espressione "una temporanea trasformazione", ma per capire il significato di particella instabile bisogna capire che la Meccanica Quantistica ha introdotto un nuovo tipo di trasformazione per i sistemi fisici.<\/p>\n

Nella fisica classica tutte le trasformazioni esistenti rientrano in due categorie (che poi in realtà sono due facce della stessa medaglia):<\/p>\n

1) l’aggregazione di oggetti in uno stato legato;<\/p>\n

2) la disgregazione di uno stato legato con conseguente liberazione dei suoi costituenti.<\/p>\n

Il primo fenomeno avviene quando due o più oggetti interagiscono tra loro e si legano formando un sistema più complesso, dotato eventualmente di dinamica interna, che occupa una porzione definita e ristretta di spazio. Nello stato legato gli oggetti sono uniti ma ciascun oggetto continua ad esistere come ente separato rispetto agli altri. È quello che accade quando protoni, neutroni ed elettroni di uniscono per formare un atomo, oppure quando più atomi si legano in una molecola, o quando la materia sparsa nello spazio si organizza in un sistema stellare con i suoi pianeti o anche quando incolliamo tra loro dei mattoni con del cemento per fare un muro.<\/p>\n

Il secondo fenomeno avviene quando le interazioni che tengono insieme uno stato legato non sono più sufficienti a mantenere gli oggetti confinati e quindi essi si slegano. È quello che accade quando l’alta temperatura fa entrare in combustione un oggetto, per cui gli atomi prima legati tra loro in molecole complesse si separano dando luogo a molecole più piccole, o quando viene demolito un muro.<\/p>\n

Scoprendo il Principio di Indeterminazione di <\/strong><\/em>Heisenberg<\/strong> e la natura intrinsecamente probabilistica del mondo, ci si rende conto che può avvenire anche una trasformazione di tipo diverso: un oggetto A<\/em> viene rimpiazzato da un insieme S<\/em> di altri oggetti che nel complesso conservano tutte le grandezze di A<\/em> che sono soggette a conservazione (energia, quantità di moto, carica elettrica, etc.) ma senza che gli oggetti dell’insieme S<\/em> fossero già presenti in qualche modo prima del provesso che ha portato da A<\/em> ad S<\/em>. Fenomeni del genere sono appunto il decadimento di una particella instabile in particelle più leggere oppure la diseccitazione di un atomo: dopo la diseccitazione l’atomo mantiene la stessa composizione materiale ma non quella energetica e la variazione della sua energia interna si manifesta sotto forma di un fotone che però non era contenuto nell’atomo prima della diseccitazione.<\/p>\n

Il fatto che gli oggetti presenti nello stato finale non siano in qualche modo presenti anche in quello iniziale è stabilito dal fatto che, se fosse così, gli oggetti dello stato finale dovrebbero avere certe caratteristiche che invece non vengono riscontrate. Possiamo fare diversi esempi di trasformazioni i cui risultati finali non possono essere interpretati come semplice disgregazione di uno stato legato.<\/p>\n

A) Un esempio classico è il decadimento beta in cui, all’interno di un nucleo, avviene la trasformazione di un neutrone in un protone con la contemporanea emissione di un elettrone e un antineutrino. Se l’elettrone fosse già presente all’interno del nucleo (per esempio ipotizzando che i neutroni siano stati legati di protone+elettrone+antineutrino) allora esso dovrebbe possedere una certa energia meccanica (è possibile calcolare che dinamica deve compiere e quindi che energia deve possedere una particella che risulta confinata in uno spazio ristretto come quello di un nucleo atomico), mentre invece gli elettroni emessi in tale decadimento ha un’energia molto inferiore. Inoltre finora non è stato mai osservato uno stato legato che si tenga insieme solo grazie alla forza debole, cosa che invece sarebbe necessaria per poter mantenere confinato nel nucleo anche l’antineutrino (il quale interagisce solo per via debole).<\/p>\n

B) Altro esempio è la diseccitazione di un atomo che provoca l’emissione di un fotone: l’atomo può essere eccitato senza che questo processo coinvolga un fotone (per esempio a seguito di un urto con un altro atomo) quindi l’eccitazione non corrisponde ad inserire un fotone preesistente dentro l’atomo.<\/p>\n

C) Un altro esempio ancora è il decadimento del tauone. Il tauone è un fratello <\/em>molto pesante dell’elettrone. È una particella elementare ma instabile che può decadere in due modi: in elettrone+antineutrino elettronico+neutrino tauonico oppure in muone+antineutrino muonico+neutrino tauonico. Quindi possiamo avere due stati finali diversi. Non è possibile interpretare quindi il tauone come uno stato legato, altrimenti esso dovrebbe avere sempre la stessa composizione interna e dare quindi luogo sempre agli stessi oggetti nel suo decadimento.<\/p>\n

Queste considerazioni fanno capire che non è sempre possibile interpretare la comparsa di più oggetti al posto di un oggetto singolo come la disgregazione di un aggregato preesistente: esistono enti che, pur non essendo direttamente composti da costituenti più piccoli (e quindi elementari), possono trasformarsi in insiemi di oggetti più piccoli non preesistenti. Tali enti sono le particelle instabili che, pur essendo elementari, cioè non essendo un aggregato di oggetti, possono trasformarsi in una pluralità di particelle, ancora elementari e più leggere.<\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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