Hadron? Barione? Mesone? Cos’è cosa? Chi è chi? E perché i fisici insistono a mettere il suffisso “on” sul nome di quasi tutte le particelle che incontrano?
A differenza della NFL, è comune nel football liceale che le maglie di una squadra non abbiano i nomi dei giocatori sul retro. Questo può rendere la visione di una partita molto confusa per lo spettatore casuale. Mentre gli esperti sanno chi è chi senza pensarci, lo spettatore casuale può facilmente perdere la traccia di quale giocatore è quale senza una lista che collega il numero di ogni maglia con il nome del giocatore.
La fisica delle particelle ha alcuni degli stessi problemi con tutti quei nomi di particelle che finiscono con “on”. È abbastanza per farvi venire un enorme mal di testa. Gli addetti ai lavori le riconoscono a vista, ma per i non esperti, una lista che le identifichi sarebbe molto utile. Nel Nutshell di questa settimana, ne identificheremo tre e spiegheremo come sono collegate. Le tre classi di particelle sono adroni, mesoni e barioni.
Prima di tutto, tutti e tre i termini identificano classi di particelle. Gli adroni sono particelle che sperimentano la forza nucleare forte. Questo significa che contengono quark. Un barione è un tipo di adrone e contiene tre quark. Anche un mesone è un tipo di adrone e contiene un quark e un antiquark. Facendo un’analogia con il regno animale, il termine adrone corrisponde al termine animale, mentre i termini mesone e barione potrebbero corrispondere alle classificazioni mammifero e rettile.
Storicamente, il nome barione implicava una particella subatomica pesante, mentre il termine mesone veniva dato a particelle con masse molto più basse. Questo può essere visto dalle radici etimologiche greche delle parole – “barys” per pesante e “mesos” per intermedio. (Ci sono anche particelle chiamate leptoni, dal greco “leptos”, che significa leggero, ma queste particelle non sono adroni e non sono discusse qui). Negli anni ’60, l’identificazione dei barioni come particelle pesanti e dei mesoni come particelle di massa intermedia era assoluta. Ma la scoperta del charm più pesante e del quark inferiore ha rovinato questa connessione – si è scoperto che potevano formare mesoni che erano più pesanti dei primi barioni scoperti. Così, nel mondo moderno, il contenuto del quark è l’unica cosa che identifica un adrone come un barione o un mesone.
Una cosa che mesoni e barioni hanno in comune è che, anche se i loro quark costituenti portano colore, essi stessi non lo fanno – sono neutri dal punto di vista del colore. Cioè, sono i loro costituenti quark e gluoni che portano la carica della forza forte, non i mesoni e i barioni che li compongono.
In breve, gli adroni sono particelle contenenti quark. I barioni sono adroni contenenti tre quark e i mesoni sono adroni contenenti un quark e un antiquark. Speriamo che la prossima volta che incontrerai questi termini, non dovrai prendere il Tylenol.
-Don Lincoln
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I barioni e i mesoni sono esempi di adroni. Qualsiasi particella che contiene quark e sperimenta la forza nucleare forte è un adrone. I barioni hanno tre quark al loro interno, mentre i mesoni hanno un quark e un antiquark.
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