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Titolo: Protoni

Ho letto che tutti gli elementi sono costituiti
da atomi e questi a loro volta sono costituiti
da protoni neutroni ed elettroni (senza poi scendere
ai quark ).
La differenza tra un elemento ed un altro e`
costituita solo da quanti protoni e neutroni sono
presenti nel nucleo, ma questi protoni presi
singolarmente sono tutti uguali tra di loro.
Ho letto poi che nei processi nucleari quando due
atomi
di ??????(non ricordo)sommati ad altri due atomi
????????? danno vita ad un nuovo elemento che ha
quattro protoni ma la massa di questi quattro
protoni non e`uguale alla somma dei due originari
????? piu`??????? si verifica cioe`l`effetto della
massa mancante che si trasforma in energia.
Ma se questi nuovi quattro protoni hanno una massa
che e`minore della somma di due + due , allora
significa che presi singolarmente i protoni di
questo nuovo elemento non sono uguali ai protoni
dell`elemento originario.......
Chissa`se sono riuscita ad esprimere bene il mio 
pensiero !
C`e` qualcuno tanto gentile da farmi chiarire
meglio le idee ?
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 dell`elemento originario.......
Ammetto che il concetto e' difficile, perche' urta contro il senso
comune, ma purtroppo la fisica al livello microscopico e' cosi': non e'
sempre possibile capirla ragionando come si ragiona di solito.
A te sembra naturale pensare al nucleo finale come una specie di
scatoletta in cui sono racchiusi 4 protoni (in realta', come ho detto,
due protoni e due neutroni) e ti aspetti che la massa complessiva sia la
somma delle masse di quello che c'e' nella scatola. 
Bene: la relativita' insegna che non e' cosi' (in gergo diciamo: la
massa non e' additiva). Siccome le particelle nella "scatola" sono
tenute insieme da forze attrattive, e quindi occorrerebbe spendere
energia per staccarle una dall'altra, la massa della scatola non e' la
somma delle masse delle particelle che ci sono dentro. Questo e' appunto
il "difetto di massa" che sai.
A stretto rigore non succede solo nei nuclei: anche tu sei fatta di
atomi, e la tua massa non e' esattamente la somma delle masse degli
atomi che costituiscono il tuo corpo: e' leggermente minore. Solo che
nel tuo caso la differenza e' cosi' piccola che nessuna bilancia e' in
grado di rivelarla, mentre nei nuclei la differenza puo' essere
rilevante (quasi l'1%).
-- 
Elio Fabri
Dip. di Fisica "Enrico Fermi" - Univ. di Pisa
Sez. Astronomia e Astrofisica
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Ciao Elio,
Questa sera studiando un libro di filosofia mi sono scontrato con una frase che
dice: "L'intero universo fisico, secondo i principi della fisica nucleare, può
essere ridotto quasi a zero, se pensiamo in termini di una circostanza reale
che possa essere percepita, misurata e sperimentata.  La materia e l'energia
esistono nello spazio e nel tempo, ma la materia è composta di energia e
l'energia sembra, nella migliore delle ipotesi, un movimento più che una
sostanza.
Il discorso continua ma io a questo punto ho dovuto aprire un dizionario
enciclopedico e chiarire alcune parole.  Ma non ho le idee abbastanza chiare, e
quando ho deciso di cercare un fisico mi sono imbattuto nel post già bello e
pronto sui protoni e mi sono precipitato a scriverti.  Mi scuso per
l'intromissione sul thread Antonella.
Io ero rimasto che il contenuto dell'atomo erano i Protoni + i Neutroni
(nucleo) e gli elettroni, ma nel dizionario ho trovato altri nomi di cose che
non conosco e che anche tu citi nel tuo post: Neutrini, Quark, particelle
subatomiche, Fermioni e altri componenti.
Poi ho provato a chiarire energia (pensando fosse semplice) ma nel contesto
dell'atomo e della frase citata sopra mi sono completamente perso.
La mia domanda è: è possibile vedere un disegno di un atomo con tutti questi
nomi nuovi, oppure un sito dove trovarlo, oppure una spiegazione (senza troppi
paroloni).
Volevo anche sapere il tuo parere sulla frase che ho trascritto sopra.
Cordialmente,
Tiziano.
-- 
Posted from  [62.205.158.164] 


 Volevo anche sapere il tuo parere sulla frase che ho trascritto sopra.
Il mio parere e' piu' o meno quello di Hume...
Spiegazioni, piu' o meno ben fatte, le trovi su quasi ogni libro di
divulgazione fisica. Purtroppo piu' o meno tutti mancano di qualcosa,
perche' pretendono l'impossibile: di far capire cose fuori delle
categorie del senso comune a chi non ha un'educazione scientifica
adeguata. Cosi' si ricorre spesso ad analogie del tutto fuorvianti.
Cerco di dirti qualcosa, quel poco che e' possibile in poche parole, e
soprattutto senza una quantita' di conoscenze di base che probabilmente
tu non hai...
Il punto dove eri rimasto e' ancora vero, nel senso che un atomo e'
fatto di un nucleo piu' elettroni, e il nucleo e' composto di protoni e
neutroni. Dopo la scoperta del neutrone (1931 o 32, non ricordo) si sono
andate scoprendo una quantita' di altre particelle "subatomiche", prima
nei raggi cosmici, poi prodotte con le macchine acceleratrici, ed e'
sorto il problema di inquadrarle in uno schema teorico e metterle in
relazione con quelle gia' note.
Intanto: fermioni (e bosoni) non sono particelle nuove, ma due classi
nelle quali rientrano tutte le particelle, vecchie e nuove. Per es.
quelle che tu conoscevi sono tutte fermioni. Non posso dilungarmi qui a
spiegare che cosa significano le due classi, in che cosa differiscono.
Un altro aspeto della fisica delle particelle e' che molte di queste
sono instabili, nel senso che non restano per sempre, ma prima a poi
"decadono" (stavo per scrivere "si decompongono", ma c'e' una
differenza, sottile ma importante). L'esempio piu' facile e' il
neutrone, che di solito dopo alcuni minuti da quando e' stato prodotto o
separato da un nucleo scompare, lasciando al suo posto un protone, un
elettrone ... e un neutrino.
La storia del neutrino e' gia' lunga di per se', perche' si tratta di un
oggetto ... inafferrabile: non ha carica, se ha massa ce l'ha
piccolissima (molto minore di quella di un elettrone) e interagisce
pochissimo con la materia, si' che e' difficilissimo rivelarlo.
(Parentesi linguistica: noto che oggigiorno molti fanno confusione fra
due verbi: "rivelare" e "rilevare". Bene: si dice "rivelare" una
particella, e gli strumenti per questo scopo si chiamano "rivelatori".)
Il problema e': se un neutrone si trasforma in p+e+nu, dobbiamo dire che
e' "composto" da un protone, un elettrone e un neutrino? No, e la
ragione e' che ci sono molti altri esempi che finiscono per contraddire
questo semplice modello. Un esempio e' il decadimento beta+ di alcuni
nuclei: questo comporta la trasformazione di un protone in neutrone +
positrone + antineutrino. Allora: e' il protone che contiene un
neutrone, o viceversa? Risposta: nessuna delle due.
I quark sono spuntati un po' dopo (anni '60) come ipotesi per spiegare
la costituzione di tutte le numerose particelle che si erano andate
scoprendo: l'idea e' che protone, neutrone, ma anche i molti mesoni
conosciuti, ecc. siano composti da tre quark (per protone e neutrone) e
da un quark e un anti-quark (per i mesoni). Mentre per protoni e
neutroni bastano 2 tipi di quark (due "sapori", si dice) per spiegare
tutte le altre particelle ce ne vogliono 6. 
Questa ipotesi col tempo e' divenuta una teoria complessa, che ha avuto
indubbi successi, ed e' nota col nome di "modello standard". Secondo il
modello standard i costituenti fondamentali della materia sono appunto i
quark (e gli anti-quark) e i leptoni: elettrone, muone, tau e tre tipi
di neutrini ad essi associati.
(Questi sono tutti fermioni.)
Un bel po' di roba, come vedi, ma non e' finita, perche' bisogna anche
mettere in conto altri tipi di particelle, che sono i "mediatori" delle
interazioni. Questi sono bosoni, e sono: fotone, bosoni W e Z, gluoni.
Certamente ti ho confuso le idee, o meglio ti ho fatto girare la testa,
e non hai torto. Come vedi, la ricerca dei "mattoni fondamentali" ha
finito per diventare una faccenda assai complicata, tanto che e'
difficile esserne soddisfatti. Ma cosi' stanno le cose al momento (anzi:
non ti ho parlato di un sacco di cose, tra le quali il "bosone di
Higgs", che per ora non si trova ma sarebbe necessario per far tornare
un fatto importante: le diverse masse delle particelle).
L'altro tuo problema era l'energia: sara' per un'altra volta...
Ma prima voglio metterti sull'avviso riguardo un punto per me
essenziale: il significato dela parola "teoria". E' qui che torna in
ballo il buon vecchio Hume... 
Quando i fisici parlano di "teoria", non intendono due chiacchiere messe
insieme piu' o meno abilmente con giochi di parole o elucubrazioni
mentali: intendono un preciso modello matematico, in cui gli oggetti
osservabili hanno un corrispettivo, e che deve essere capace di spiegare
le osservazioni gia' fatte e di prevedere quelle ancora da fare.
Ci sono esempi famosi di teorie in fisica: la gravitazione newtoniana,
che spiega il moto dei pianeti, prevede le comete periodiche, connette
la precessione degli equinosi con lo schiacciamento della Terra. Poi c'e
la teoria di Maxwell, che unifica tutti i fenomeni elettrici e magnetici
noti e prevede l'esistenza delle onde elettromagnetiche.
La domanda e': in che misura il modello standard e' una teoria in questo
senso?
La mia personale risposta e' che lo e' in parte. La struttura matematica
esiste, ma e' terribilmente complessa e non ben padroneggiata. La
spiegazione dei fatti noti c'e' in parte, ma non e' completa (per es.
nessuno sa spiegare peche' le particelle hanno proprio quelle masse). La
capacita' predittiva sembra abbastanza soddisfacente ma la relazione fra
teoria ed esperimenti diventa sempre piu' complessa e indiretta...
Forse siamo in una fase transitoria, alla quale seguira' una diversa
toeria che ora non immaginiamo (a parte quelli che credono nelle
stringhe...)?
Oppure dobbiamo rassegnarci a una situazione cosi' complicata, che
avrebbe fatto accapponare la pelle ai vecchi che ho nominato, per non
parlare di Einstein?
Ai posteri l'ardua sentenza...


Mi correggo!
Ho scritto che un neutroine decade in protone elettrone e neutrino:
dovevo scrivere antineutrino.
Viceversa: protone -> neutrone + positrone + neutrino.
Quandoque dormitat et bonus Homerus :-)


 ha 
scritto sull`argomento Protoni:



 di H non ricordo)sommati ad altri due atomi
H danno vita ad un nuovo elemento che ha
 quattro nucleoni ma la massa di questi quattro
  non e`uguale alla somma dei due originari
 si verifica cioe`l`effetto della
 massa mancante che si trasforma in energia.
 Ma se questi nuovi quattro protoni hanno una massa
 che e`minore della somma di due + due , allora
 significa che presi singolarmente i protoni di
 questo nuovo elemento non sono uguali ai protoni
 dell`elemento originario....... in un certo senso è vero infatti sono 
legati a costituire il nucleo pertanto una certa quantità di energia di 
legame rende conto della stabilità del nucleo