• View
• Edit
• History
• Print

InterazioneElettrodebole

< Violazione della parità e MuSR | IntroduzioneFisicaMateria.Indice | QCD, Modello standard, Risonanze >

Figura 1 Grafici di Feynman di eventi generati dall'interazione debole: decadimento β- del neutrone, decadimento β+ di protone di alta energia; decadimento (e+e-) -> (µ+µ-) verti

L'interazione che Fermi descrive come un vertice con quattro linee, ossia il decadimento a tre corpi, non può essere la teoria corretta per energie sempre più grandi. Infatti la sezione d'urto di neutrino ed elettrone sul nucleo che Fermi calcola presuppone un nucleo puntiforme e diverge in quel limite (basta estrapolare ad occhio l'andamento di {$F(\eta)$} in Fig. 2 della pagina sulle Interazioni deboli).

Il vertice più consueto nella teoria delle perturbazioni (v. l'equazione di Dirac con l'interazione elettromagnetica) ha tre gambe: un elettrone in ingresso, ad esempio, un elettrone ed un fotone in uscita. La particella nuova, che, in analogia con il fotone, media le interazioni deboli, deve essere un bosone (che non ha vincoli sul numero). In base al meccanismo di Yukawa deve aver massa, per giustificare l'efficacia dell'interazione solo a corto raggio.

Deve esistere in una versione carica, chiamata {$W^\pm$}, perché spezzando in due ad esempio il decadimento del neutrone in protone, deve conservre la carica nell'evento parziale {$n\rightarrow p^+ + W^-$} e nel suo inverso {$p^++W^-\rightarrow n$}, oppure in {$n+W^+\rightarrow p^+$}. La massa della particella {$W$} non deve necessariamente essere minore di quella del protone e del neutrone da cui ha origine. Infatti, se l'evento parziale, ossia la particella, è virtuale e dura per un tempo di circa {$\hbar/(M_W)$}, per poi decadere con {$W^- \rightarrow e^-+\overline{\nu}_e$}, la {$W$} può non conservare l'energia grazie al principio di indeterminazione.

Con gli eventi noti le due particelle di segno opposto {$W^\pm$} sono sufficienti. La {$W$}, mai rivelata direttamente perchè la sua massa è molto grande, costituisce una corrente debole carica che spezza in due il diagramma a quattro linee di Fermi. Ma negli anni settanta del secolo scorso un esperimento al CERN con la camera a bolle Gargamelle rivela anche correnti deboli neutre, nel nuovo evento identificato come {$e^++e^-\rightarrow\mu^++\mu^-$}. In questo caso l'evento parziale è {$e^+\rightarrow\mu^++Z_0$} (il nuovo nome è accidentalmente diverso, ma il bosone potrebbe chiamarsi {$W_0$}). Naturalmente anche {$Z_0$} ha massa molto elevata. da una stima attorno ai 90 GeV, e decade in questo caso come {$e^-+Z_0\rightarrow\mu^-$}.

< Violazione della parità e MuSR | IntroduzioneFisicaMateria.Indice | QCD, Modello standard, Risonanze >