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Particella elementare: che cosa è?

Poche persone non conoscono una cosa del genere "elettrone", e dopo tutto ciò significa "particella elementare". Naturalmente, molte persone hanno poca idea di cosa sia e perché è necessario. In TV, nei libri, nei giornali e nelle riviste, queste particelle sono raffigurate come piccoli punti o palle. A causa di ciò, le persone non educate credono che la forma delle particelle sia davvero sferica e che volano liberamente, interagiscano, si scontrano, ecc. Ma un tale giudizio è fondamentalmente sbagliato. Il concetto di particella elementare è estremamente difficile da comprendere, ma non è mai troppo tardi per cercare di ottenere almeno un'idea molto approssimativa della natura di queste particelle.


All'inizio del secolo scorso, gli scienziati sono stati seriamente perplessi perché l'elettrone non cade sul nucleo atomico, poiché, secondo la meccanica newtoniana, con il rilascio di tutta la sua energia, deve semplicemente cadere sul nucleo. Con la sorpresa, questo non accade. Come posso spiegare questo?

Il fatto è che la fisica nella sua interpretazione classica e una particella elementare sono cose incompatibili. Non obbedisce a nessuna legge della fisica ordinaria, in quanto opera secondo i principi della meccanica quantistica. Il principio fondamentale qui è l'incertezza. Dice che è impossibile determinare in modo accurato e simultaneo due quantitativi interconnessi. Più il primo di essi è determinato, meno si può determinare il secondo. Questa definizione è seguita da correlazioni quantiche, dualismo a onda corpuscolare, effetto tunnel, funzione d'onda e molto altro ancora.

Il primo fattore importante è l'incertezza del momento coordinato. Partendo dalle fondamenta della meccanica classica, possiamo ricordare che i concetti di slancio e traiettoria del corpo sono inseparabili e sempre chiaramente definiti. Cerchiamo di trasferire questo modello al mondo microscopico. Ad esempio, una particella elementare ha un impulso esatto. Quindi, quando cercheremo di determinare la traiettoria del movimento, incontreremo l'indeterminazione della coordinata. Ciò significa che l'elettrone viene rilevata immediatamente in tutti i punti di un piccolo volume di spazio. Se cerchiamo di concentrarsi precisamente sulla traiettoria del suo movimento, allora l'impulso acquisisce un significato diffuso.

Da ciò segue che non importa quanto difficile cerchiamo di determinare un valore particolare, il secondo diventa immediatamente vago. Questo principio è basato sulla proprietà d'onda delle particelle. L'elettrone non ha una coordinata chiara. Si può dire che si trova contemporaneamente in tutti i punti dello spazio, limitato dalla lunghezza d'onda. Una tale rappresentazione ci permette di capire meglio quale sia una particella elementare.

Circa la stessa incertezza si verifica nel rapporto energia-tempo. La particella interagisce costantemente, anche in presenza di un vuoto fisico. Questa interazione dura per qualche tempo. Se immagino che questo indicatore sia più o meno sicuro, l'energia diventa indeterminata. Questo viola le leggi accettate di conservazione dell'energia nei pacati spazi penzoloni.

La regolarità presentata genera particelle a basso consumo energetico – quanti dei campi fondamentali. Tale campo non è una sostanza continua. È costituito dalle particelle più piccole. L'interazione fra di loro è fornita dall'emissione di fotoni, che vengono assorbiti da altre particelle. Questo mantiene il livello energetico e produce particelle elementari stabili che non possono cadere sul nucleo.

Le particelle elementari sono intrinsecamente inseparabili, anche se differiscono l'una dall'altra dalla loro massa e da alcune caratteristiche. Pertanto, alcune classificazioni sono state sviluppate. Ad esempio, il tipo di interazione può essere distinto di leptoni e hadroni. Gli Adroni, a loro volta, sono divisi in mesoni, che sono costituiti da due quark e baroni, in cui sono presenti tre quark. I barioni più famosi sono neutroni e protoni.

Le particelle elementari e le loro proprietà permettono di distinguere altre due classi: bosoni (con interi e zero spin), fermioni (con spin half-integral). Ogni particella ha una propria antiparticella con caratteristiche opposte. Solo protoni, leptoni e neutroni sono stabili. Tutte le altre particelle sono soggette a decomposizione e diventano particelle stabili.