Mattoncini che si trasformano: il decadimento beta

Credo che sia arrivato il momento di mostrarvi la magia dell'interazione debole, sempre rappresentata con i mattoncini. Eccovi dunque un decadimento beta, sempre nello schema di colori LEGO che ho usato per le fotografie, e il brano di Particelle familiari che gli corrisponde (in questo caso il bosone W è un mattoncino verde chiaro, come nello schema del Modello Standard che ho fatto qualche tempo fa, mentre nel testo è arancione). Se avete capito da cosa sono composti protoni e neutroni, tutto dovrebbe essere chiaro.

ParticelleFamiliari_BetaDecay_1

Approfittando dello squillo del telefono che richiama la Signora delle Lettere, ricostruisco al volo un neutrone con due mattoncini verdi, uno blu, e i gluoni sottili e trasparenti. Poi, stacco d’improvviso uno dei mattoncini blu e, davanti agli occhi esterrefatti della Pulce, le racconto della magia che può trasformare un quark «giù» in uno «su», lanciando fuori un mattoncino tozzo e largo di color arancione, che battezzo sul campo «Willy bosone» tra le risate della Pulce. Lei intanto rigira tra le mani il neutrone trasformato: «Non è più com’era prima, adesso sembra più quell’altro suo amico di prima, il protone!».

Proprio così. E mentre il neutrone muta in protone per la trasformazione di un quark «giù» in uno «su», io continuo con le magie: Willy bosone, il mattoncino arancione che fa ridere la Pulce, ha appena il tempo di allontanarsi dal neonato protone che lo faccio sparire da una parte, sostituendolo con un piccolo mattoncino giallo e uno di quei pezzi rotondi, trasparenti e rossi che usiamo per costruire i fari delle automobili di mattoncini. La Pulce mi ha visto benissimo prendere il primo dal mucchietto degli elettroni, ma è incuriosita dal secondo. Le spiego che si tratta di un neutrino, una particella leggerissima e molto timida, che per anni se n’è andata in giro senza che nessuno si accorgesse della sua presenza. Anzi, le spiego meglio mentre ribalto il pezzettino rosso a testa in giù, si tratta di un anti-neutrino, il gemello-al-contrario del neutrino.

(da Particelle familiari, capitolo 3, "Persi in un bicchiere d’acqua")

ParticelleFamiliari_BetaDecay_2

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4 Commenti

  1. Zorapide
    Pubblicato il 3 ottobre 2014 alle 14:29 | Permalink

    Scusami Marco, non vorrei sembrare daltonico, ma mi pare che "Willy Il Bosone" sia ... Verde Elettrico!?
    Sarà licenza poetica ...

  2. Pubblicato il 3 ottobre 2014 alle 15:14 | Permalink

    Beh, l'avevo detto che avrei usato i pezzi che avevo in casa, no? Ho seguito la convenzione che avevo già usato per le foto del Modello Standard... (l'ho aggiunto esplicitamente nel testo)

  3. Luca
    Pubblicato il 6 ottobre 2014 alle 06:26 | Permalink

    Salve a tutti,
    Mi chiamo Luca e sono nuovo del blog e fresco di lettura di "particelle familiari".

    Una cosa non mi è chiara del decadimento beta. Mi sembra chiaro che la massa non si conserva: la differenza di massa tra d e u é molto più piccola della massa di W, e quello che manca dovrebbe essere fornito dall'energia/velocità di d. Ma essendo una reazione "spontanea" le velocità in gioco non dovrebbero essere trascurabili (non siamo nell'LHC...)? Cosa mi sto perdendo?
    Ciao

  4. Pubblicato il 7 ottobre 2014 alle 08:02 | Permalink

    Ciao Luca, benvenuto!

    Le cose ovviamente sono complicate: nel caso di un decadimento beta in un nucleo atomico, il W è una particelle "virtuale", che è una roba un po' complicata da definire senza le basi. Diciamo che, per ragioni legate alla meccanica quantistica, non ha bisogno di rispettare la conservazione dell'energia per un periodo di tempo molto limitato, e dunque non serve averne abbastanza per generare la sua massa, perché comunque non la vedi né la misuri. L'unica cosa che conta sono le conservazioni tra lo stato iniziale (i quark, i patroni, i nuclei atomici) e quello finale (elettrone e neutrino).

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  • Mi chiamo Marco Delmastro, sono un fisico delle particelle che lavora all'esperimento ATLAS al CERN di Ginevra.

    Su Borborigmi di un fisico renitente divago di vita all'estero lontani dall'Italia, fisica delle particelle e divulgazione scientifica, ricerca fondamentale, tecnologia e comunicazione nel mondo digitale, educazione, militanza quotidiana e altre amenità.

    Ho scritto un libro, Particelle familiari, che prova a raccontare cosa faccio di mestiere, e perché.

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