# Fisica nucleare e subnucleare/La storia dei leptoni

Fisica nucleare e subnucleare
Copertina Tutti i moduli · Sviluppo
Fisica nucleare
* Primi fatti e definizioniFisica nucleare e subnucleare/Primi fatti e definizioni
* Proprietà dei nuclei atomiciFisica nucleare e subnucleare/Proprietà dei nuclei atomici
* Il deutoneFisica nucleare e subnucleare/Il deutone
* Riassunto delle principali proprietà dell'interazione fra nucleoniFisica nucleare e subnucleare/Riassunto delle principali proprietà dell'interazione fra nucleoni
* Stabilità dei nuclei e decadimenti radioattiviFisica nucleare e subnucleare/Stabilità dei nuclei e decadimenti radioattivi
* I decadimentiFisica nucleare e subnucleare/I decadimenti
* Modelli per nuclei medi e pesantiFisica nucleare e subnucleare/Modelli per nuclei medi e pesanti
* Il modello a gas di FermiFisica nucleare e subnucleare/Il modello a gas di Fermi
* Il modello a goccia di liquidoFisica nucleare e subnucleare/Il modello a goccia di liquido
* Modello a shellFisica nucleare e subnucleare/Modello a shell
* Introduzione ai decadimentiFisica nucleare e subnucleare/Introduzione ai decadimenti
* Decadimenti alphaFisica nucleare e subnucleare/Decadimenti alpha
* Decadimenti betaFisica nucleare e subnucleare/Decadimenti beta
* Decadimenti gammaFisica nucleare e subnucleare/Decadimenti gamma
Fisica subnucleare
* La fisica subnucleareFisica nucleare e subnucleare/La fisica subnucleare
* Cinematica delle particelle elementariFisica nucleare e subnucleare/Cinematica delle particelle elementari
* CollisioniFisica nucleare e subnucleare/Collisioni
* La scoperta delle particelle elementariFisica nucleare e subnucleare/La scoperta delle particelle elementari
* Da Thomson a RutherfordFisica nucleare e subnucleare/Da Thomson a Rutherford
* I raggi cosmiciFisica nucleare e subnucleare/I raggi cosmici
* I mesoni KFisica nucleare e subnucleare/I mesoni K
* La storia dei leptoniFisica nucleare e subnucleare/La storia dei leptoni
* SimmetrieFisica nucleare e subnucleare/Simmetrie
* Il modello a quarkFisica nucleare e subnucleare/Il modello a quark
* Trattazione quantistica dell'elettromagnetismoFisica nucleare e subnucleare/Trattazione quantistica dell'elettromagnetismo
* Teoria delle interazioni fortiFisica nucleare e subnucleare/Teoria delle interazioni forti
* Teoria delle interazioni deboliFisica nucleare e subnucleare/Teoria delle interazioni deboli
* Unificazione elettrodeboleFisica nucleare e subnucleare/Unificazione elettrodebole
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Come sappiamo, il pione decade nel processo a catena $\pi \longrightarrow \mu \longrightarrow e$. Con studi molto dettagliati, Conversi, Pancini e Piccioni determinarono che il $\mu$ si comporta come l'elettrone, rientrando nella famiglia dei leptoni. Esiste poi un terzo leptone, il $\tau$, scoperto in un'interazione del tipo:
$e^{+}+e^{-}\longrightarrow \tau ^{+}+\tau ^{-}$
e si determinò anche che il $\tau$ decade secondo:
$\tau ^{\pm }\longrightarrow e^{\pm }+\nu _{e}+\nu _{\tau }\quad \tau ^{\pm }\longrightarrow \mu ^{\pm }+\nu _{\mu }+\nu _{\tau }$
Ora, perché esistono tipi diversi di neutrini? Si cominciò a pensare che così come esistono tre diversi leptoni potessero esistere tre diversi tipi di neutrini, che cominciarono a essere studiati sistematicamente con l'avvento dei reattori nucleari: si usarono infatti i neutrini prodotti nei reattori per farli collidere con targhette, in reazioni del tipo $\nu +p\longrightarrow e^{+}+n$ (che è lo stesso processo del decadimento $\beta ^{+}$). Con studi di questo tipo si cercò di caratterizzare i neutrini, scoprendo ad esempio che in realtà i neutrini hanno massa.
Se si fanno urtare protoni contro atomi di Be si producono moltissimi pioni, che sappiamo decadere in muoni e neutrini; si notò che i neutrini prodotti in questo modo quando interagiscono con la materia hanno una caratteristica peculiare, ossia fra i prodotti di questa interazione ci sono sempre muoni, e mai elettroni. Analogamente, se si fanno urtare i neutrini prodotti dal decadimento dei $\pi ^{\pm }$ contro nucleoni si ottengono sempre pioni e mai elettroni. Ciò significa che i neutrini si "ricordano" con chi sono stati prodotti, o in altre parole i vari neutrini sono particelle diverse fra loro (ossia sono diversi stati quantistici, con diversi numeri quantici). Ci deve insomma essere un nuovo numero quantico che si conserva in questi processi: è il sapore leptonico. Si ha:
Sapori leptonici :
| | $Le$ | $L\mu$ | $L\tau$ |
| $e$ | 1 | 0 | 0 |
| $\nu e$ | 1 | 0 | 0 |
| $\mu$ | 0 | 1 | 0 |
| $\nu \mu$ | 0 | 1 | 0 |
| $\tau$ | 0 | 0 | 1 |
| $\nu \tau$ | 0 | 0 | 1 |
A oggi, il sapore leptonico è sempre stato visto conservarsi. Esistono teorie nuove che permettono di passare dalla scala elettrodebole a energie più alte che prevedono che il sapore leptonico possa non essere conservato.