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23 Aprile 1994 Importante passo avanti nel campo della fisica

viene resa pubblica la scoperta sperimentale del quark top, una particella subatomica...

In fisica delle particelle, un quark è un fermione elementare che partecipa all'interazione forte. In natura i quark non si trovano mai in isolamento, ma solo uniti in particelle composte dette adroni, come per esempio il protone e il neutrone.Secondo il Modello Standard la materia è costituita da particelle dette fermioni che interagiscono fra loro grazie alle interazioni fondamentali mediate da altre particelle elementari dette bosoni.I quark hanno spin frazionario (½) e pertanto sono dei fermioni, soggetti alla statistica di Fermi-Dirac e al principio di esclusione di Pauli, in base al quale due fermioni identici non possono occupare simultaneamente lo stesso stato quantico. I bosoni invece hanno spin intero, obbediscono alla statistica di Bose-Einstein e non sono soggetti al principio di esclusione, per cui non hanno restrizioni nell'occupazione degli stati quantici.I fermioni sono raggruppati in tre generazioni, ognuna composta da due leptoni e due quark (più le loro antiparticelle dette antiquark). In totale si originano in questo modo sei tipi di quark, differenziati da quello che viene chiamato il loro sapore: la prima generazione è composta dai quark e dai leptoni di massa minore e contiene il quark up e down; la seconda include il quark charm e il quark strange; della terza fanno parte il quark top e il quark bottom.Le ricerche di una quarta generazione di fermioni sono tutte fallite,e secondo alcuni autori non ci sono più di tre generazioni.Le particelle delle generazioni successive hanno in genere massa più elevata, ma minore stabilità, il che le fa decadere in particelle di generazione precedente attraverso l'interazione debole. Solo i quark di prima generazione (up e down) esistono spontaneamente in natura. I quark più pesanti si possono originare solo in collisioni ad alta energia, condizioni che si verificano in natura nei raggi cosmici o che vengono riprodotte artificialmente negli acceleratori di particelle e decadono rapidamente. Si ritiene che fossero presenti durante i primi istanti dopo il Big Bang, quando l'universo si trovava in una fase estremamente calda e densa.I quark up e down si combinano tra loro in gruppi di tre quark per formare i barioni che comprendono i protoni e neutroni, e in gruppi di due per formare i mesoni. Il protone è formato da due quark up e un down con carica totale di +1. Un neutrone, invece, è formato da due quark down e un quark up, che danno carica totale pari a zero.

I barioni insieme ai mesoni sono classificati nella famiglia degli adroni. Si ritiene che i quark non esistano da soli ma solo in gruppi di due o tre (e, più recentemente, cinque); tutte le ricerche di quark singoli, fin dal 1977 hanno avuto esito negativo. Nell'immagine: un protone composto di due quark up e un quark down.

by Regolo