La Fisica delle particelle elementari

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Il concetto che dietro alla diversità osservata nell'universo vi sia una fondamentale semplicità ha portato lontano la fisica. Storicamente l'elenco delle particelle e delle forze ritenute fondamentali ha subito continui cambiamenti a mano a mano che indagini sempre più approfondite della materia e delle sue interazioni rivelavano microcosmi all'interno di altri microcosmi: atomi entro le molecole, nuclei ed elettroni entro gli atomi, e livelli di struttura successivamente più profondi entro il nucleo. Nel corso degli ultimi anni, però, i risultati sperimentali e la convergenza di idee teoriche hanno introdotto una nuova coerenza nell'argomento della fisica delle particelle, facendo sperare che sia prossima una definitiva e duratura comprensione delle leggi della natura.

L'energia più elevata degli acceleratori ha reso possibili collisioni più violente di particelle e la conseguente rivelazione del dominio subatomico con particolari corrispondentemente più fini; il limite della risoluzione sperimentale oggi è a circa 10^-¹⁶centimetri, pari a circa un millesimo del diametro di un protone.

Il rivelatore CDF (Collider Detector at Fermilab) può registrare più di 2,5 milioni di collisioni protone-antiprotone al secondo. L'apparato, del peso di 5000 tonnellate, può scorrere per allinearsi con i fasci di particelle del Tevatron, così che le collisioni avvengano al centro del rivelatore. Le strutture semicircolari laterali fanno parte del calorimetro, che misura le energie delle particelle.

Qualche anno fa la fisica ammetteva l'esistenza di centinaia di particelle apparentemente elementari; con la risoluzione odierna si è visto che quella diversità è dovuta a combinazioni di un numero molto minore di entità fondamentali. Nel frattempo, le forze tramite le quali questi costituenti interagiscono hanno cominciato a rivelare somiglianze fondamentali. E' stato scoperto un profondo legame tra due di esse, l'elettromagnetismo e la forza debole, tipica del decadimento nucleare, e vi sono buone prospettive per una descrizione delle forze fondamentali della natura che comprenda anche la forza forte che lega i nuclei atomici.