Può un neutrone avere una anticarica? / Can a neutron have an anti-neutron?
Può un neutrone avere una anticarica? / Can a neutron have an anti-neutron?
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Nella tabella sono riportate le particelle elementari previste dal Modello Standard.
Nel nucleo atomico solo l’ elettrone è elementare; neutrone e protone sono composti ognuno da tre quark.
The table shows the elemental particles provided by the Standard Model.
In the atomic nucleus only the electron is elementary; neutron and proton are each composed of three quarks.
Il neutrone e l’antineutrone non sono particelle realmente elementari.
Il neutrone è una particella composta, formata da tre quark, due di tipo “down” (con carica -1/3) ed uno di tipo “up” (con carica +2/3) . L’antineutrone, a sua volta, è formato dai tre anti-quark corrispondenti, cioè da due “anti-down” (carica +1/3) ed un “anti-up” (carica -2/3). In entrambe i casi la somma della cariche in gioco è uguale a zero, ma la composizione elementare delle due particelle è in un caso di materia e nell’altro di antimateria. Tuttavia questa non è la fine della storia, perché il dubbio si può trasferire anche a particelle con carica elettrica nulla realmente elementari. Il neutrino , per esempio, possiede un ben definito partner di antimateria: l’anti-neutrino.
Per risolvere il dilemma, in questo caso, conviene fermarsi innanzi tutto a riflettere sul concetto di carica. Cosa è in effetti, la carica elettrica ? A tutta prima la risposta sembra ovvia. Ogni giorno possiamo sperimentare direttamente gli effetti, più o meno gradevoli, della sua esistenza. Lo scorrere di cariche elettriche in un filo conduttore trasporta l’energia utile per far funzionare gli elettrodomestici nelle nostre case. In giornate particolarmente secche e terse, avvertiamo il “colpo”delle cariche elettriche che si sono accumulate sulle maniglie metalliche di case e automobili. In poche parole, abbiamo una percezione intuitiva della carica elettrica e tutto quello che dobbiamo sapere in più rispetto alla nostra intuizione è che essa si presenta in due opposte polarità positiva e negativa, con le note regole di attrazione/repulsione tra cariche di segno opposto od uguale. Questo è, però, l’aspetto “macroscopico” del problema. Dal punto di vista della Fisica delle Particelle, la carica elettrica deve essere vista innanzi tutto come la grandezza a causa della quale una particella è sensibile all’interazione elettromagnetica . Una particella di carica elettrica zero, dunque, semplicemente non è sensibile ad interazioni elettromagnetiche. Ma, come sappiamo, nel mondo subatomico entrano in gioco anche altre interazioni fondamentali, la interazione debole e quella forte ciascuna delle quali associata a differenti tipi di cariche o - come più tecnicamente si tende a dire tra fisici - a differenti “numeri quantici”. Quando si dice che l’antiparticella ha la carica opposta a quella della corrispondente particella, ci si deve riferire non solo alla carica elettrica ma a tutte le cariche delle interazioni a cui è soggetta. Il neutrino, che ha la carica elettrica nulla, è insensibile alla forza elettromagnetica. Tuttavia, essendo portatore del cosiddetto “numero leptonico”, “sente” le interazioni deboli . La sua antiparticella, l’antineutrino, è soggetto all’interazione debole ed il suo numero leptonico (a cui possiamo pensare come una sorta di “carica debole”) è opposto a quello del neutrino. L’interazione forte dipende dalla cosiddetta “carica di colore” (e’ solo un nome convenzionale, niente a che vedere con i colori del mondo macroscopico!). Particelle come l’elettrone od il neutrino, che non portano “carica di colore”, non sono sensibili, per questo, ad interazioni forti. I quark che portano il“colore” il“sapore” (l’equivalente del numero leptonico per i quark) e la carica elettrica sono sensibili a tutte e tre le interazioni fondamentali, e i relativi antiquark portano i valori inversi di queste tre grandezze. Abbiamo detto per “carica opposta di una antiparticella rispetto a quella della corrispondente particella, + ci si deve riferire non solo alla carica elettrica, ma a tutte le cariche delle interazioni a cui è soggetta”. Anche questo non è esatto perché non esiste l’anticarica della carica gravitazionale. Ma la gravità non rientra forse anch’essa nel novero delle interazioni fondamentali? Certamente, ma con una notevole eccezione: la “carica gravitazionale” altro non è che la massa di una particella. Questo lo sappiamo bene, dalla mela di Newton in poi. Ebbene, particelle ed antiparticelle hanno tutti i numeri quantici opposti, ma la stessa massa! Non esiste una “antimassa”, non esiste una “antigravita’”. Questo è uno dei motivi, anche se non l’unico, per cui l’ interazione gravitazionale è lo scoglio più difficile da aggirare nel tentativo di soddisfare il grande sogno einsteiniano di Grande Unificazione di tutte le forze fondamentali, cioè’ di ottenere quella che viene chiamata la Teoria del Tutto.
Per risolvere il dilemma, in questo caso, conviene fermarsi innanzi tutto a riflettere sul concetto di carica. Cosa è in effetti, la carica elettrica ? A tutta prima la risposta sembra ovvia. Ogni giorno possiamo sperimentare direttamente gli effetti, più o meno gradevoli, della sua esistenza. Lo scorrere di cariche elettriche in un filo conduttore trasporta l’energia utile per far funzionare gli elettrodomestici nelle nostre case. In giornate particolarmente secche e terse, avvertiamo il “colpo”delle cariche elettriche che si sono accumulate sulle maniglie metalliche di case e automobili. In poche parole, abbiamo una percezione intuitiva della carica elettrica e tutto quello che dobbiamo sapere in più rispetto alla nostra intuizione è che essa si presenta in due opposte polarità positiva e negativa, con le note regole di attrazione/repulsione tra cariche di segno opposto od uguale. Questo è, però, l’aspetto “macroscopico” del problema. Dal punto di vista della Fisica delle Particelle, la carica elettrica deve essere vista innanzi tutto come la grandezza a causa della quale una particella è sensibile all’interazione elettromagnetica . Una particella di carica elettrica zero, dunque, semplicemente non è sensibile ad interazioni elettromagnetiche. Ma, come sappiamo, nel mondo subatomico entrano in gioco anche altre interazioni fondamentali, la interazione debole e quella forte ciascuna delle quali associata a differenti tipi di cariche o - come più tecnicamente si tende a dire tra fisici - a differenti “numeri quantici”. Quando si dice che l’antiparticella ha la carica opposta a quella della corrispondente particella, ci si deve riferire non solo alla carica elettrica ma a tutte le cariche delle interazioni a cui è soggetta. Il neutrino, che ha la carica elettrica nulla, è insensibile alla forza elettromagnetica. Tuttavia, essendo portatore del cosiddetto “numero leptonico”, “sente” le interazioni deboli . La sua antiparticella, l’antineutrino, è soggetto all’interazione debole ed il suo numero leptonico (a cui possiamo pensare come una sorta di “carica debole”) è opposto a quello del neutrino. L’interazione forte dipende dalla cosiddetta “carica di colore” (e’ solo un nome convenzionale, niente a che vedere con i colori del mondo macroscopico!). Particelle come l’elettrone od il neutrino, che non portano “carica di colore”, non sono sensibili, per questo, ad interazioni forti. I quark che portano il“colore” il“sapore” (l’equivalente del numero leptonico per i quark) e la carica elettrica sono sensibili a tutte e tre le interazioni fondamentali, e i relativi antiquark portano i valori inversi di queste tre grandezze. Abbiamo detto per “carica opposta di una antiparticella rispetto a quella della corrispondente particella, + ci si deve riferire non solo alla carica elettrica, ma a tutte le cariche delle interazioni a cui è soggetta”. Anche questo non è esatto perché non esiste l’anticarica della carica gravitazionale. Ma la gravità non rientra forse anch’essa nel novero delle interazioni fondamentali? Certamente, ma con una notevole eccezione: la “carica gravitazionale” altro non è che la massa di una particella. Questo lo sappiamo bene, dalla mela di Newton in poi. Ebbene, particelle ed antiparticelle hanno tutti i numeri quantici opposti, ma la stessa massa! Non esiste una “antimassa”, non esiste una “antigravita’”. Questo è uno dei motivi, anche se non l’unico, per cui l’ interazione gravitazionale è lo scoglio più difficile da aggirare nel tentativo di soddisfare il grande sogno einsteiniano di Grande Unificazione di tutte le forze fondamentali, cioè’ di ottenere quella che viene chiamata la Teoria del Tutto.
ENGLISH
Neutron and antineutron are not really elemental particles.
The neutron is a composite particle, formed of three quarks, two of the "down" type (with charge -1/3) and one of the "up" type (with charge +2/3). Antineutrone, in turn, is made up of three corresponding anti-quarks, namely two anti-downs (charge +1/3) and an anti-up (charge -2/3). In both cases the sum of the charges in play is equal to zero, but the elemental composition of the two particles is in a case of matter and in the other of the antimatter.
However, this is not the end of the story, because the doubt can also be transferred to particles with virtually nothing elementary electric charge. The neutrino, for example, has a well-defined antimatter partner: the anti-neutrino.
To solve the dilemma, in this case, it is best to stop thinking about the concept of charge. What is in fact, the electric charge? First of all, the answer seems obvious. Every day we can directly experience the more or less pleasing effects of his existence. Flowing electrical charges into a wire leads the energy useful to run household appliances in our homes. In particularly dry and shrunk days, we notice the "blow" of electric charges that have accumulated on the metal handles of cars and cars. In a nutshell, we have an intuitive perception of the electric charge and all we need to know more than our intuition is that it presents itself in two opposite positive and negative polarities, with the known rules of attraction / repulsion between opposite charges of equal
. This is, however, the "macroscopic" aspect of the problem. From the Particle Physics point of view, the electrical charge must first be seen as the magnitude due to which a particle is sensitive to electromagnetic interaction. A zero charge particle, therefore, is simply not sensitive to electromagnetic interactions. But, as we know, in the subatomic world other fundamental interactions come into play, the weak and the strong interaction, each of which is associated with different kinds of charges or - as it is more technically tended to mean among physicists - to different "quantum numbers". When it is said that the antiparticle has the opposite charge to that of the corresponding particle, it is necessary to refer not only to the electrical charge but to all charges of the interactions it is subjected to. The neutrino, which has no electric charge, is insensitive to electromagnetic force. However, being the bearer of the so-called "leptonic number", "hears" weak interactions. Its antiparticle, the antineutrino, is subject to weak interaction and its leptinic number (which we can think of as a sort of "weak charge") is opposed to that of the neutrino. Strong interaction depends on the so-called "color charge" (it's just a conventional name, nothing to do with the colors of the macroscopic world!). Particles such as the electron or the neutrino, which do not carry "color charge", are not sensitive to this, therefore, to strong interactions.
The quarks that carry the "color" the "flavor" (the equivalent of the leptonic number for the quarks) and the electric charge are sensitive to all three fundamental interactions, and their antiquarks carry the inverse values of these three magnitudes. We have said for "opposite charge of an antiparticle compared to that of the corresponding particle, + we must report not only to the electric charge, but to all the charges of the interactions to which it is subject." This too is not correct because there is no anticarctic of the gravitational charge.
But gravity does not even fall into the core of fundamental interactions? Certainly, but with a remarkable exception: the "gravitational charge" is nothing more than the mass of a particle. This we know well, from Newton's apple onwards. Well, particles and antiparticles have all the opposite quantum numbers, but the same mass! There is no antimatter, there is no "antigravity". This is one of the reasons, though not the only one, so gravitational interaction is the most difficult rock to circumvent in an attempt to satisfy the Great Einsteinian dream of Great Unification of all the fundamental forces, that is to get what comes called the Theory of Everything.
The neutron is a composite particle, formed of three quarks, two of the "down" type (with charge -1/3) and one of the "up" type (with charge +2/3). Antineutrone, in turn, is made up of three corresponding anti-quarks, namely two anti-downs (charge +1/3) and an anti-up (charge -2/3). In both cases the sum of the charges in play is equal to zero, but the elemental composition of the two particles is in a case of matter and in the other of the antimatter.
However, this is not the end of the story, because the doubt can also be transferred to particles with virtually nothing elementary electric charge. The neutrino, for example, has a well-defined antimatter partner: the anti-neutrino.
To solve the dilemma, in this case, it is best to stop thinking about the concept of charge. What is in fact, the electric charge? First of all, the answer seems obvious. Every day we can directly experience the more or less pleasing effects of his existence. Flowing electrical charges into a wire leads the energy useful to run household appliances in our homes. In particularly dry and shrunk days, we notice the "blow" of electric charges that have accumulated on the metal handles of cars and cars. In a nutshell, we have an intuitive perception of the electric charge and all we need to know more than our intuition is that it presents itself in two opposite positive and negative polarities, with the known rules of attraction / repulsion between opposite charges of equal
. This is, however, the "macroscopic" aspect of the problem. From the Particle Physics point of view, the electrical charge must first be seen as the magnitude due to which a particle is sensitive to electromagnetic interaction. A zero charge particle, therefore, is simply not sensitive to electromagnetic interactions. But, as we know, in the subatomic world other fundamental interactions come into play, the weak and the strong interaction, each of which is associated with different kinds of charges or - as it is more technically tended to mean among physicists - to different "quantum numbers". When it is said that the antiparticle has the opposite charge to that of the corresponding particle, it is necessary to refer not only to the electrical charge but to all charges of the interactions it is subjected to. The neutrino, which has no electric charge, is insensitive to electromagnetic force. However, being the bearer of the so-called "leptonic number", "hears" weak interactions. Its antiparticle, the antineutrino, is subject to weak interaction and its leptinic number (which we can think of as a sort of "weak charge") is opposed to that of the neutrino. Strong interaction depends on the so-called "color charge" (it's just a conventional name, nothing to do with the colors of the macroscopic world!). Particles such as the electron or the neutrino, which do not carry "color charge", are not sensitive to this, therefore, to strong interactions.
The quarks that carry the "color" the "flavor" (the equivalent of the leptonic number for the quarks) and the electric charge are sensitive to all three fundamental interactions, and their antiquarks carry the inverse values of these three magnitudes. We have said for "opposite charge of an antiparticle compared to that of the corresponding particle, + we must report not only to the electric charge, but to all the charges of the interactions to which it is subject." This too is not correct because there is no anticarctic of the gravitational charge.
But gravity does not even fall into the core of fundamental interactions? Certainly, but with a remarkable exception: the "gravitational charge" is nothing more than the mass of a particle. This we know well, from Newton's apple onwards. Well, particles and antiparticles have all the opposite quantum numbers, but the same mass! There is no antimatter, there is no "antigravity". This is one of the reasons, though not the only one, so gravitational interaction is the most difficult rock to circumvent in an attempt to satisfy the Great Einsteinian dream of Great Unification of all the fundamental forces, that is to get what comes called the Theory of Everything.
Da:
http://scienzapertutti.infn.it/chiedi-allesperto/tutte-le-risposte/1583-0340-puo-un-neutrone-avere-una-anticarica
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