Page 221 - La Fisica nella Storia

Nel frattempo Enrico Fermi aveva individuato l’esistenza di altre 2 forze, la forza debole,
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introdotta per spiegare un tipo particolare di radioattività noto come “decadimento beta ”,
che agisce solo a distanze molto brevi, e la forza forte, che incolla insieme protoni e neutroni
per dare vita ai nuclei, e che inoltre lega le particelle più elementari, i quark, che costituiscono

la grande maggioranza delle particelle non elementari, come i protoni, i neutroni etc. Benché
anch’essa abbia un raggio d’azione limitato, è comunque molto più potente dell’interazione
debole. Man mano che si studiavano queste nuove forze, venivano fuori delle similarità
matematiche con la forza elettromagnetica, auspicando la possibilità della possibile esistenza di

un’unica forza unificata che si manifesta come una delle tre diverse interazioni a seconda della
situazione.

Verso la fine degli anni 60, Steven Weinberg, Sheldon Glashow e Abdus Salam avevano indicato

un modo di riunire la forza elettromagnetica con quella debole, dando vita ad un’unica forza, la
forza elettrodebole.

Negli anni 70 grazie alla rinormalizzazione, si è visto che si poteva aggiungere all’unificazione,

anche la forza forte. La combinazione della teoria forte e di quella elettrodebole divenne nota
come “modello standard delle particelle elementari”, che sembra descrivere bene tutto quello
che vediamo, a parte la forza gravitazionale.

La gravità resiste ai meccanismi di rinormalizzazione alla base del Modello Standard, in quanto

le interazioni gravitazionali crescono rapidamente al crescere dell’energia, tanto da divenire, a
energie molto alte, addirittura dell’ordine dell’energia di Planck.

Questo meccanismo, che è alla base del conflitto fra la Relatività Einsteiniana e la Meccanica

Quantistica, viene risolto, sostituendo alle particelle, degli oggetti estesi come le “stringhe”.

Approfondimento: La Teoria delle Stringhe descrive anche le interazioni gravitazionali.
Lavorando a basse energie si ritrova la teoria di Einstein, mentre ad altissime energie viene

risolto il conflitto esistente fra la teoria della Relatività generale e la Meccanica Quantistica.

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Questo “modello standard ” è stato completato intorno agli anni Settanta e vi appartengono
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una quindicina di campi le cui eccitazioni sono le particelle elementari (elettroni, quark,
muoni, neutrini, la particella di Higgs e poco altro), più alcuni campi, come il campo

123 La radioattività è un processo quantistico (e quindi probabilistico) in seguito al quale il nucleo di un atomo instabile si trasforma,
grazie all’emissione di alcune particelle, in un nucleo più stabile. Il processo radioattivo continua finché gli elementi via via prodotti,
che possono essere a loro volta radioattivi, non raggiungono una condizione di stabilità attraverso la catena di decadimento.
La durata del decadimento è caratterizzata dal cosiddetto “tempo di dimezzamento”, che può essere molto breve oppure lunghissimo.
Il tempo di dimezzamento definisce la durata necessaria a metà dei nuclei a decadere.
124 Il decadimento beta è un processo nel quale un neutrone si trasforma in un protone emettendo un elettrone.
125 Il modello standard è espresso in equazioni che governano i vari campi, anche se per ora non può essere dedotto da considerazioni
esclusivamente matematiche.
126 Una particella del Modello standard è dovuta alla vibrazione di una stringa e le caratteristiche di vibrazione determinano le
caratteristiche della particella.
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