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0432. Mescolamento dei quark

Mi piacerebbe avere una spiegazione del significato del mescolamento dei quark e della matrice Cabibbo-Kobayashi-Maskawa.
da Maria Teresa C.

 

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 La materia che ci circonda è fatta di quark , per l’esattezza da quark di tipo up e di tipo down. Sono necessari due up e un down per formare un protone, e un up e due down per formare un neutrone. E tutto quello che ci circonda è fatto di protoni e neutroni (e anche di elettroni e neutrini elettronici, che non appartengono alla famiglia dei quark ma a quella dei leptoni ). Il quark up e il quark down, insieme all’elettrone e al relativo neutrino, formano la prima “famiglia”. In realtà nella seconda parte del secolo scorso abbiamo scoperto icona_linkesterno che esistono altri quattro tipi di quark, detti “pesanti”: lo strange, il charm, il beauty e il top, quindi in tutto ve ne sono sei. Questi quark sono molto simili ai primi due, e per essere precisi, il charm e il top sono simili al quark up (sono detti “di tipo up”), mentre lo strange e il beauty sono simili al quark down (e sono detti “di tipo down”). Il perché esistano copie più pesanti dei quark up e down e perché le copie siano tre in tutto è uno dei problemi aperti della fisica moderna. In realtà il fatto di avere almeno tre famiglie icona_linkesterno permette di spiegare la lievissima asimmetria tra materia e antimateria icona_esperto[407] nell’evoluzione dell’Universo, che ha consentito a quel residuo di materia in eccesso di sopravvivere all’annichilazione con la corrispondente antimateria, permettendo al nostro mondo di esistere. I quark pesanti esistevano nei primi istanti di vita dell’Universo icona_linkesterno e possono essere ricreati negli acceleratori moderni, dove ne vengono studiate le proprietà.

Quando si propagano liberamente o quando interagiscono mediante interazione forte icona_glossario i quark sono caratterizzati dal loro tipo (chiamato anche “sapore”). Quando però i quark interagiscono attraverso l’interazione debole (che trasforma quark di tipo up in quark di tipo down, e viceversa) non lo fanno con un sapore preciso come il beauty, ma con una combinazione di sapori, per esempio un po’ di down, un po’ di strange e un po’ di beauty.

Tecnicamente il fenomeno si chiama sovrapposizione quantistica, ed è descritto matematicamente attraverso una matrice 3x3 nota come matrice di Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM in breve). Ogni elemento della matrice è legato all’intensità dell’accoppiamento tra un quark della prima riga della figura ed uno di quelli della seconda riga.

 

Barbara Sciascia, fisico

revisione G. Chiarelli marzo 2020

 

realizzata -  aprile 2015

ultimo aggiornamento marzo 2020

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