Interazioni fondamentali
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Forze fondamentali
In natura sono state individuate quattro forze fondamentali, o interazioni fondamentali, che sono alla base degli scambi di energia tra le particelle e che sono responsabili della struttura dell'Universo. Queste sono:
- l'interazione elettromagnetica (forza elettromagnetica), descritto dall'elettrodinamica quantistica;
- l'interazione forte (forza nucleare forte), descritta dalla cromodinamica quantistica;
- l'interazione debole (forza nucleare debole), descritta dalla teoria elettrodebole;
- l'interazione gravitazionale (forza di gravità), descritta dalla teoria della relatività generale.
Dal 1998, i dati sulle supernovae tipo Ia indicano che l'Universo sta espandendosi sempre più velocemente. Ciò viene imputato ad una quinta forza fondamentale, che agisce come costante cosmologica.
Unificazione delle forze
In passato le forze fondamentali erano in realtà sei:
- l'interazione elettrica
- l'interazione magnetica
- l'interazione forte
- l'interazione debole
- l'interazione inerziale
- l'interazione gravitazionale
Nel 1875 Maxwell aveva unificato l'interazione elettrica e quella magnetica, mentre nel 1900 sono state unite quella gravitazionale e inerziale.
Allo stato attuale delle ricerche i tentativi unificare queste quattro interazioni in una sola teoria non hanno ancora dato risultati soddisfacenti. Una delle difficoltà maggiori è stata quella di integrare l'interazione gravitazionale con le altre anche perché la particella mediatrice, il gravitone, è stata finora ipotizzata ma non rilevata da nessun esperimento.
La teoria di unificazione che attualmente è in fase di studio è detta Modello Standard e descrive le interazioni tra le particelle fondamentali come uno scambio di una o più particelle mediatrici di forza che sono chiamate bosoni intermedi o quanti del campo di interazione. Queste particelle, trasportatrici dell'energia dell'interazione, vengono emesse e riassorbite dalle particelle interagenti.
Le quattro particelle mediatrici sono:
- interazione elettromagnetica - fotone
- interazione forte - gluone
- interazione debole - bosoni W e Z
- interazione gravitazionale - gravitone
Comunque fra gli anni 60 e 70 il Modello Standard delle interazioni fra particelle subatomiche ha consentito di ipotizzare che le interazioni forti e interazioni deboli fossero dello stesso tipo dell’interazione elettromagnetica, cosa provata sperimentalmente per l’interazione debole. Si parla ora di interazione elettrodebole.
La nuova generazione di macchine acceleratrici dovrebbe consentire di validare il Modello Standard anche per le interazioni forti.
Descrizione dell'interazione
Per descrivere un'interazione è importante definire due quantità: il raggio d'azione e l'intensità.
Il raggio d'azione di un'interazione è la distanza massima alla quale essa è influente. Ad esempio l'interazione gravitazionale ha un raggio d'azione infinito; per questo motivo il Sole esercita la sua forza anche su pianeti lontanissimi come Plutone. Anche l'interazione elettromagnetica ha raggio d'azione infinito mentre interazione forte ed interazione debole hanno raggi d'azione estremamente ridotti. L'intensità fornisce una misura dei rapporti di forza tra le interazioni di diversa natura.
Voci correlate
Collegamenti esterni
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