Artemis ha scritto:
> volevo porvi una domanda: se le cariche elettriche elementari (protoni
> ed elettroni) producono campi elettrici quando sono ferme e campi
> magnetici quando sono in movimento, possibile che i neutroni sia
> quando sono fermi che quando sono in movimento non producono e non
> sono influenzati da alcun campo? Possono produrre campi che magari
> influenzano solo i neutroni stessi?
Hai gia' avuto un bel po' di risposte, ma aggiungo ancora qualcosa...
Primo: anche se ti e' stato gia' detto, non devi penare a un neutrone
come qualcosa di simile non solo alle palline dell'esperienza comune,
ma neppure a un corpo qualsiasi dotato per es. di carica elettrica.
Dire che un neutrone "produce un campo" e' giusto solo in un senso
molto lato; ma le proprieta' delle interazioni prodotte e subite da
neutroni (e altre bestiole simili) non possono essere descritte nei
termini della fisica classica.
> Protoni e neutroni nel nucleo sono tenuti insieme dalla forza nucleare
> forte ok? Bene, ma cos'� esattamente e come interagiscono queste
> particelle fra loro?
Esattamente? Io non ci provo neppure a darti una risposta...
Ti posso solo dire qualcosa di vago e neppure del tutto giusto, ma
valido come primissimo approccio.
Intanto, il fatto che neutroni e protoni stiano "insieme" ti dice che
ci deve essere una forza attrattiva. Infatti per spaccare un nucleo
occore spendere energia, dell'ordine di 7 MeV per nucleone, se sai che
cos'e' un MeV.
Poi si vede che questa forza agisce solo a breve distanza (dell'ordine
del fermi = 10^15 m). In questo e' del tutto diversa dalla forza
elettrostatica, che decresce con la distanza, ma non ha un raggio
d'azione definito.
Poi ci sono altre complicazioni in cui non entro, e che sono state
pazientemente indagate studiando i nuclei, prima che esistesse una
teoria unificante come si ritiene che esista oggi.
La teoria di cui parlo e' QCD, che e' molto elegante ma tutt'altro che
semplice, e ha il grave difetto di consentire ben pochi calcoli
precisi.
Questo per quanto riguarda la "forza forte".
Pero' i neutroni (e i protoni) sentono anche l'interazione debole.
Visto che nessuno l'ha ricordato, un neutrone isolato e' instabile, e
decade in un protone, un elettrone e un antineutrino-e (vita media
circa 15 minuti).
L'esistenza di questo decadimento indica appunto che neutrone,
protone, elettrone e antineutrino sono coinvolti in un'interazione:
quella debole.
Si tratta di un fatto noto da molto tempo, che piu' di recente e'
stato ricondotto all'interazione fra quark, eletrone e antineutrino:
in effetti nel decadimento del neutrone un quark d (down) si tramuta
in uno u (up).
Hypermars ha scritto:
> La carica del neutrone (o di qualsiasi altra cosa) o e' nulla o non lo
> e', non dipende dalla distanza a cui la si osserva. Quello che vuoi
> dire, probabilmente, e' che il neutrone ha un momento di dipolo (e
> quadrupolo e cosi' via) elettrico non nullo?
Non e' cosi' semplice: vedi dopo.
ermachoditalia ha scritto:
> ...
> Risulta dai fit che i raggi quadratici medi della distr. di carica
> del protone e del neutrone sono:
> sqrt<r^2> = 0.81 fm (protone)
> sqrt<r^2> = 0.10 fm (neutrone)
Oh! Ci siamo arrivati :)
Confesso di non sapere come si studia la distribuzione di carica del
neutrone. Forse ci si arriva per via indiretta?
Quella dei protoni (e in generale dei nuclei) e' stata studiata da
tempo, mediante scattering di elettroni, che sentono solo la carica
elettrica (piu' quella debole, che pero' produce un effetto assai piu'
piccolo).
Robert Hofstadter (padre del piu' noto Douglas) ha avuto il Nobel nel
1961, con la seguente motivazione:
"for his pioneering studies of electron scattering in atomic nuclei
and for his thereby achieved discoveries concerning the structure of
the nucleons".
Hypermars ha scritto:
> ...
> Qual'e' il valore dell'integrale esteso a tutto lo spazio di questa
> distribuzione di carica? se e' zero, la carica del neutrone e' zero, e
> la distribuzione di carica ha natura dipolare (con eventualmente
> ulteriore contributo quadrupolare e cosi' via).
Certo che la carica e' zero, ma sbagli sui multipoli.
Una particella di spin 1/2 non puo' avere multipoli superiori al
dipolo (teorema di Wigner-Eckart).
Se abbia o no dipolo l'avete gia' discusso.
Ma la distribuzione puo' essere a simmetria sferica, quindi produrra'
un campo di puro monopolo, senza essere puntiforme.
In particolare puo' essere neutra, nel senso di avere (poniamo) un
nocciolo positivo con intorno un guscio negativo.
Di questo te ne puoi accorgere solo "sondandola" da vicino, cosa che
appunto si fa con una particella carica _puntiforme_ come l'elettrone.
In fondo, e' di nuovo il classico esperimento di Rutherford...
Artemis ha scritto:
> Dunque a me interessa una cosa in particolare: se l'elettrone che �
> una particella elementare ha la stessa carica del protone ma di segno
> opposto, ne deduco che i quark che costituiscono il protone hanno la
> risultante della carica uguale alla carica dell'elettrone ma di segno
> opposto? Come fa l'elettrone a non essere completamente attirato dal
> protone, anzi dai protoni? In un nucleo possono esserci pi� protoni e
> uno o due elettroni volendo... come mai non collassa l'atomo? Forza
> centrifuga nel ruotare? (non credo proprio visto il dualismo
> particella-onda, sembra una cosa molto spartana quella che ho
> detto)...
La questione del perche' un elettrone non cade nel nucleo puo' essere
posta in modo assolutamente ingenuo, come fai tu, e la risposta
potrebbe essere la stessa che per i pianeti.
(Pero' non mi tirare fuori la forza centrifuga, se no metto mano alla
pistola :-)
Ai tempi del citato Rutherford pero' questo era un problema piu'
serio, perche' un elettrone che gira attorno al nucleo dovrebbe
irraggiare, quindi perdere energia e cadere nel nucleo.
La risposta l'ha data la m.q., e di piu' non ti dico.
Per un po' di tempo dopo la scoperta del nucleo, si riteneva in
effetti che un nucleo fosse composto di protoni ed elettroni. Poi si
vide che qualcosa non tornava (e non ti dico perche', se non qusto
post diventa chilometrico).
Poi fu scoperto il neutrone, e gli elettroni furono messi fuori gioco.
> Potreste dirmi i quark che compongono i neutroni ed i protoni e
> dirmi la loro rispettiva carica?
Questo e' facile: protone = (uud), neutrone = (udd).
u ha carica +(2/3)e, d ha carica -(1/3)e.
> Vorrei provare ad abbozzare su questi dati una piccola, semi-teoria
> (anche se mi sento ignorante), ma i lampi di genio...a volte vogliono
> dire molto.
Per favore...
> ...
> i quark hanno massa?
Si', ma definirla e' una cosa complicata, visto che non possono
esistere liberi.
>> "carica di colore" (r, g ,b) che � la sorgente dell'interazione
>> forte, mediata dai cosiddetti gluoni. Questi, a differenza dei
>> fotoni nell'interazione e.m., hanno carica di colore non nulla e
>> ci� implica il fatto che i gluoni interagiscono fra loro.
> Beh non ho capito granch�. Se foste cos� pazienti da spiegarmi in
> termini non troppo tecnici, ve ne sarei grato...
Senti, libri e articoli che pretendono dispiegare queste cose ne
escono tutti i giorni, ma secondo me sono schifezze, e non potrebbe
essere diversamente.
Non e' roba che si possa spiegare alla buona, a chi non ha neppure i
rudimenti della m.q. (e non basta di certo...)
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Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
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Received on Fri Sep 24 2004 - 21:23:28 CEST
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