Thread by @f_ronchetti

Allora, pronti per la seconda puntata della “Casa di Quark” ? Thanks @GreenhouseStone per il titolo!
Eravamo rimasti al punto in cui pur pompando energia non riuscivamo a “spaccare” i protoni per liberare i quark contenuti al loro interno.
Ora cerchiamo di capire perché 👇👇👇👇

16/ Per capire che succede dobbiamo tirare in ballo i gluoni, ossia le particelle che tengono i quark incollati a fare un protone (le "molle" in figura). Come vedremo sia i quark che i gluoni hanno delle proprietà molto molto particolari.

17/ Il protone è carico elettricamente (carica + mentre l’elettrone ha carica -) quindi anche i quark che lo formano devono essere carichi elettricamente. Giusto? Però sapete anche che cariche elettriche uguali si respingono.

18/ Pensiamo ad un nucleo di elio: dentro ci sono 2 protoni e 2 neutroni. I neutroni hanno carica 0 per cui li ignoriamo ma i due protoni dovrebbero respingersi come pazzi, invece se ne stanno lì calmi e tranquilli e infatti l’elio è un elemento stabilissimo e molto abbondante.

19/ Ci deve essere qualcosa che tiene attaccati i protoni e che vince la loto repulsione elettrica. Tenete conto che la repulsione elettrostatica nel nucleo è ENORME perché la distanza tra i due protoni è infinitesimale. Quel qualcosa è la forza nucleare “forte” ossia i gluoni.

20/ L’interazione nucleare è ben 1000 volte più potente di quella elettromagnetica, quindi non può avere nulla a che fare con la carica elettrica (+/-) ma deve avere una SUA carica, diversa da quella elettrica. Si è scoperto che la carica nucleare ha TRE stati di carica non DUE!

21/ Dato che le cariche nucleari sono 3 i segni + e – non fanno al caso nostro. Inoltre li potremmo confondere con la carica elettrica. Potremmo chiamare i tre stati A, B, C oppure QUI, QUO, QUA. I fisici però amano le analogie e hanno chiamato i tre stati ROSSO, VERDE e BLU.

22/ Li ho scritti maiuscolo per ricordare che non hanno niente a che vedere con le onde elettromagnetiche ed i colori dello spettro luminoso. L’unica analogia che importiamo da quelli è che ROSSO + VERDE + BLU = BIANCO. BIANCO significa ZERO carica nucleare.

23/ Come + e – si annullano per le cariche elettriche lo stesso avviene per le cariche nucleari. Ci sono due modi per annullare la carica nucleare quello che ho detto con 3 colori o… per l’antimateria possiamo avere una anti-carica: antiROSSO = CIANO, antiVERDE = MAGENTA, etc.

24/ Quindi anche ANTI-ROSSO(CIANO) + ROSSO fa BIANCO: infatti esistono gli anti-quark con cui possiamo assemblare mesoni ossia particelle più leggere dei protoni che contengono solo un quark ed un anti-quark e che sono BIANCHE. Inoltre MAGENTA+CIANO+GIALLO anche danno BIANCO.

25/ Lo scambio di gluoni tra quark è l’essenza della forza nucleare: così i quark sono “incollati” nel protone.

2 quark colorati che si scambiano gluoni = interazione nucleare.

Ma, colpo di scena: anche i gluoni portano COLORE! Anzi COLORE e anti-COLORE simultaneamente!

26/ Questa cosa E’ MOLTO diversa dal campo elettromagnetico. Le onde elettromagnetiche (fotoni) NON SONO ESSE STESSE CARICHE ma esercitano forze solo se INCONTRANO delle cariche elettriche. Una zona di spazio in cui è presente un campo elettrico NON è essa stessa “carica”.

27/ Il gluone (campo nucleare) invece interagisce con se stesso! Le linee di campo si attirano: se staccaste due quark i campi gluonici si comporteranno come una sorta di molla relativistica. Se eccitate la molla creerete nuovi quark che si accoppieranno immediatamente tra loro.

28/ Se pensavate che il protone fosse una specie di pallina da golf inerte dovreste ricredervi! Il protone è un sistema altamente non-lineare al cui interno è continuamente in corso il vortice cromo-dinamico dell'interazione nucleare.

29/ Quindi i protoni nei nuclei atomici non vengono espulsi e la chimica e la vita sono come le conosciamo; la cromo-dinamica quantistica dice che solo particelle BIANCHE possono essere libere per cui impedisce a quark e gluoni di uscire dal protone anche se diamo energia.

Nella prossima parte vedremo come le collisioni tra ioni di piombo ci permettano di creare un "Little Bang" in laboratorio e sbirciare i quark e i gluoni dal “buco della serratura”...

Sarà l'ultima puntata della "Casa Di Quark".