Particella (fisica)

In fisica una particella è un costituente microscopico della materia. Le particelle si suddividono in elementari e non-elementari: le prime, descritte dal modello standard, sono considerate indivisibili, le seconde sono aggregati delle prime.

Un'altra classificazione avviene a partire dallo spin, che permette di distinguere due classi di particelle:

 Bosoni, con spin intero
 Fermioni, con spin semi-intero

I fermioni obbediscono al principio di esclusione di Pauli (due fermioni identici non possono occupare simultaneamente lo stesso stato quantico) e seguono la statistica di Fermi-Dirac. I bosoni invece sono liberi di affollare lo stesso stato quantico e seguono la statistica di Bose-Einstein. 

Anche quando dotate di massa, le particelle elementari sono spesso studiate e modellizzate come oggetti puntiformi.

Particelle elementari

 Fermioni, divisi in due classi più le rispettive antiparticelle. 
 Leptoni, soggetti all'interazione debole ed elettromagnetica (se la carica è diversa da 0), suddivisi in tre famiglie, ad ognuna delle quali è associato un particolare neutrino:
{| class="wikitable"
! Nome
! Carica elettrica
! Massa (GeV/c2)
|- align="center"
|Elettrone (e−, β−)
|–1
|0,000511
|- align="center"
|Neutrino elettronico (νe)
|0
|< 
|- align="center"
|Muone (μ)
|–1
|0,1056
|- align="center"
|Neutrino muonico (νμ)
|0
|< 
|- align="center"
|Tauone (τ)
|–1
|1,777
|- align="center"
|Neutrino tauonico (ντ)
|0
|< 0,0155
|}
 Quark, soggetti all'interazione forte e all'interazione elettrodebole:
{| class="wikitable" 
|-----
! Nome
! Carica
! Massa stimata (MeV/c2)
|-----
| Quark up (u) || align="right" |  +2/3
| align="right" |  da 1,5 a 4 1
|-----
| Quark down (d) || align="right" |  -1/3
| align="right" |  da 4 a 8 1
|-----
| Quark strange / Sideways (s) || align="right" |  -1/3
| align="right" | da 80 a 130
|-----
| Quark charm / Centre (c) || align="right" |  +2/3
| align="right" | da 1 150 a 1 350
|-----
| Quark bottom / Beauty (b) || align="right" |  -1/3
| align="right" |  da 4 100 a 4 400
|-----
| Quark top / Truth (t) || align="right" |  +2/3
| align="right" |  174 300 ± 5 100
|}
 Antileptoni (Stessa suddivisione dei leptoni)
 Antiquark (Stessa suddivisione dei quark)
 Bosoni, mediatori delle interazioni fondamentali:
{| class="wikitable" style="align: center; text-align: center;"
|-
! Nome !! Simbolo !! Antiparticella !! Carica !! Spin !! Massa (GeV/c2) !! Interazioni !! Forza mediata
|-
|Fotone || γ || se stesso || 0 || 1 || 0 || nucleare debole, elettromagnetica, gravitazionale || forza elettromagnetica
|-
|Bosone W || W+ / W- || W- / W+ || ±1 || 1 || 80,4 || nucleare debole, elettromagnetica, gravitazionale || forza nucleare debole
|-
|Bosone Z || Z0 || se stesso || 0 || 1 || 91,2 || nucleare debole, gravitazionale || forza nucleare debole
|-
|Gluone || g || se stesso || 0 || 1 || 0 || nucleare forte, gravitazionale  || forza nucleare forte
|-
|Bosone di Higgs || H0 || se stesso? || 0 || 0 || ~125,5|| elettrodebole, gravitazionale || -
|-
|Particella ipotetica Gravitone || G || se stesso? || 0 || 2 || 0 || gravitazionale || forza gravitazionale 
|}

Particelle non-elementari
Le particelle non elementari che compongono tutta la materia nota in natura sono:

Adroni, particelle soggette all'interazione forte che si ritiene siano composte di quark, antiquark e gluoni. Ne esistono di due tipi:
Barioni, sono fermioni (spin semi-intero). Appartengono a questa categoria: 
 Nucleoni, barioni costituenti la materia ordinaria, composti da tre quark, appartenenti alla prima generazione:
 Protone, composto da due quark up e un quark down.
 Neutrone, composto da due quark down e un quark up.
 Iperoni, tutte le altre combinazioni di tre quark o tre antiquark.
 Barioni esotici, numero barionico ±1 ma composti da più di tre quark/antiquark.
 Pentaquark, composti da cinque quark.
 Mesoni, bosoni (spin intero) composti da un quark e da un antiquark avente carica di colore opposta. Appartengono a questa categoria:
Mesoni pseudoscalari, caratterizzati da spin 0 e parità - (JP=0−).
 Mesoni vettori, caratterizzati da spin 1 e parità - (JP=1−).
 Tetraquark, mesoni esotici composti da quattro quark.
Atomi, composti da protoni e neutroni formanti il nucleo ed elettroni legati a esso dalla forza elettromagnetica.
Molecole, composte da atomi.

Teorie supersimmetriche 
Secondo alcune teorie, dette supersimmetriche, per ogni particella elementare elencata sopra esiste un partner supersimmetrico. In particolare per un fermione il partner supersimmetrico è un bosone e viceversa. Esempi di queste particelle sono il fotino, il neutralino, il gravitino, oppure il selettrone, lo smuone, lo sneutrino e via dicendo. Tuttavia tali particelle sono solo speculazioni teoriche ed attualmente per esse non esistono riscontri sperimentali.

Note

Bibliografia 
G. t'Hooft. In Search of the Ultimate Building Blocks. Cambridge University Press, 2001. ISBN 978-0521578837
W. Noel Cottingham e Derek A. Greenwood. An Introduction to the Standard Model of Particle Physics. Londra, Cambridge University Press, 1999. ISBN 978-0521588324
F. Mandl e G. Shaw. Quantum Field Theory. ISBN 0471941867
Y. Hayato et al.. Search for Proton Decay through p → νK+ in a Large Water Cherenkov Detector. Physical Review Letters 83, 1529 (1999).
R. Oerter. La teoria del quasi tutto. Il Modello Standard, il trionfo non celebrato della fisica moderna. 2006
C. Amsler, et al.. Review of Particle Physics.

Voci correlate 
 Fisica delle particelle
 Particella elementare
 Costanti di accoppiamento
 Modello standard

Collegamenti esterni