DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE

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1 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE PERCORSO DI DIVULGAZIONE SCIENTIFICA PER SPIEGARE IN MODO ELEMENTARE ED ACCESSIBILE A TUTTI COM' E' FATTO E COME FUNZIONA IL MONDO FISICO DAI QUARK AL DNA, DALLE STELLE ALLE GALASSIE, DAL BIG BANG ALL' UNIVERSO ATTUALE ED OLTRE RELATORE: PROF. ANTONINO CUCINOTTA

2 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE I INTRODUZIONE ALLA STRUTTURA ATOMICA DELLA MATERIA: DAGLI ATOMI DI LEUCIPPO E DEMOCRITO ALLA TEORIA ATOMICA DI DALTON, AVOGADRO E CANNIZZARO FONDATORI DELLA CHIMICA MODERNA

3 CALCOLI IN NOTAZIONE SCIENTIFICA MULTIPLI 10 = = 10 x 10 = = 10 x 10 x 10 = 103 = Kilo, K = 10 x 10 x 10 x 10 = = 10 x 10 x 10 x 10 x 10 = = 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 = 106 = Mega, M = 1000 K = 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 = = 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 = 109 = Giga, G = 1000 M = 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 = 109 = Tera, T = 1000 G

4 Sottomultipli 0,1 = 1/10 = 10-1, deci, d 0,01 = 1/100 = 10-2,centi, c 0,001 = 1/1000 = 10-3,milli, m 0, = 1/ = 10-6,micro, μ 0, = 1/ = 10-9,nano, n 0, = 1/ = 10-12, pico, p 0, = 1/ = 10-15, femto,f

5 ESEMPI 5 x 104 x 8 x10-3 = 40 x 10(4-3) = 40 x 10 = ,7 x : 7,4 x ,175 x 10( ) = = 6,175 x 103

6 ESEMPI CALCOLO DEL TEMPO T IMPIEGATO DALLA LUCE SOLARE PER RAGGIUNGERE LA TERRA d: distanza media Terra-Sole = Km = c: velocità della luce nel vuoto = km/s T = d/c = 150 x 106 / 3 x 105 = 50 x 10(6-5) secondi = =500 s = 500/60 minuti 8,33 minuti

7 ESEMPI 1 ANNO LUCE (A. L.) = = Km/s x 3600 x 24 x 365 = = 3 x 105 x x 365 = 3 x 105 x 8,64 x 104 x 3,65 x 102 Km = = 3 x 8,64 x 3,65 x 10 ( ) Km 94,608 x Km = = 9,4608 x 1012 Km = 9460,8 x 109 Km = 9460,8 miliardi di Km

8 ESEMPI CARICA DELL' ELETTRONE e = 1,6 x C (Coulomb) Un ferro da stiro da 2000 W assorbe,alimentato a 230 V, una corrente con intensità I = 2000/230 8,695 A (Ampere) = 8,695 Coulomb/s, che equivale allo spostamento lungo il filo di 8,695 : 1,6 x ,343 x 1018 elettroni/secondo. La corrente di 1 A = 1 Coulomb/secondo equivale allo spostamento di 1/1,6 x ,25 x 1018 elettroni/secondo

9 ESEMPI MASSA DEL PROTONE : Mp = 1,673 x Kg MASSA DELL' ELETTRONE Me = 0,91 x Kg IL PROTONE HA UNA MASSA Mp/Me = 1,673 x 10-27/ 0,91 x ,838 x 103 = = 1838 VOLTE MAGGIORE DI QUELLA DELL' ELETTRONE

10 ESEMPI Un corpo umano con un peso di 70 Kg contiene approssimativamente 70 / 1,67 x = 4,19 x 1028 nucleoni (protoni e neutroni), con circa 4,19 x 1028/2 = 2,095 x 1028 protoni, 2,095 x 1028 neutroni e 2,095 x 1028 elettroni, che equivalgono a circa 35 Kg di protoni, 35 Kg di neutroni e 2,095 x 1028 x 0,9 x 1030 = 0,0188 Kg = 18,8 g di elettroni. Gli elettroni contribuiscono in ragione dello 0,22 % (18,8 x 100/70000 ) al peso di 70 Kg.

11 ESEMPI Calcolo dell' energia equivalente alla massa di un grammo in base alla legge relativistica di equivalenza massa-energia: (1 KWh = 3,6 x 106 J) E = m c2 = 10-3 x (3 x 108)2 = 9 x 1013 J = = 9 x 1013 /3,6 x 106 = KWh

12 UNITA' ENERGETICHE USATE IN FISICA ATOMICA ED IN FISICA NUCLEARE ELETTRONVOLT : ENERGIA ACQUISITA DA UN CORPO DOTATO DI UNA CARICA UGUALE A QUELLA DELL' ELETTRONE (1,6 x C, COULOMB) NEL PASSAGGIO TRA DUE ELETTRODI AI QUALI SIA APPLICATA LA TENSIONE (DIFFERENZA DI POTENZIALE ELETTRICO) DI 1 V (VOLT) SIMBOLO : ev 1 ev = 1,6 x COULOMB x 1 VOLT = 1,6 x J (JOULE)

13 MULTIPLI DELL' ELETTRONVOLT 1 KeV (KILOELETTRONVOLT) = 103 ev 1 MeV (MEGAELETTRONVOLT) = 106 ev = 103 KeV 1 GeV (GIGAELETTRONVOLT) = 109 ev = 103 MeV 1 TeV (TERAELETTRONVOLT) = 1012 ev = 103 GeV

14 ESEMPI L' ENERGIA PRODOTTA DALLA FISSIONE (ROTTURA, DISINTEGRAZIONE, DAL LATINO FINDERE, SPACCARE) DI UN NUCLEO DI URANIO 235 E' PARI A 200 MeV. IN BASE ALLA FORMULA EINSTEINIANA E = Mc2, L' ENERGIA EQUIVALENTE ALLA MASSA DI UN NUCLEO DI U235 E' PARI A 235 x MASSA DI UN NUCLEONE (PROTONE O NEUTRONE) x (3 x 108 )2= = 235 x 1,67 x x 9 x 1016 J = 3532,05 x J = = 3532,05 x 10-11/1,6 x = (3532,05/1,6) x 10( ) = 2207,53 x 108 ev = = 2207,53 x10(8-6) MeV = 2207,53 x102 MeV = MeV.

15 ESEMPI L' ENERGIA DI 200 MeV LIBERATA DALLA FISSIONE DI UN NUCLEO DI URANIO 235 E' PARI ALLO 0,0905% (100 x 200/220753) DELL' ENERGIA EQUIVALENTE ALLA MASSA DELLO STESSO. SOLTANTO LO 0,0905 % DELLA MASSA DEL NUCLEO SI TRASFORMA IN ENERGIA.

16 ENERGIA CINETICA K K = (1/2) M V2 ESEMPI: M: MASSA IN Kg V: VELOCITA' IN m/s 1) M = 1000 Kg, V = 50 Km/h = 50 x 1000/3600 = 13,888 m/s K = 0,5 x 1000 x 13,888 x 13,888 = 96438,272 J 2) M = 1000 Kg, V = 100 Km/h = 100 x 1000/3600 = 27,776 m/s K = 0,5 x 1000 x 27,776 x 27,776 = ,088 J (4 volte maggiore)

17 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE LEUCIPPO DI MILETO

18 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE DEMOCRITO DI ABDERA

19 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE L' ANTICA GRECIA

20 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE JOHN DALTON

21 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE AMEDEO AVOGADRO

22 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE STANISLAO CANNIZZARO

23 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE DIMITRI MENDELEEV

24 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE LA TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI

25 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE WILLIAM CROOKES

26 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE TUBI DI CROOKES (SCARICA ELETTRICA IN UN GAS RAREFATTO)

27 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE TUBO A RAGGI CATODICI

28 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE HEINRICH HERTZ NEL 1886 GENERA E RIVELA A BREVE DISTANZA LE ONDE ELETTROMAGNETICHE PREVISTE TEORICAMENTE DA MAXWELL

29 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE ONDE ELETTROMAGNETICHE

30 PERIODO (T), FREQUENZA (f) E LUNGHEZZA D'ONDA (λ) PERIODO T : DURATA DI UN'OSCILLAZIONE FREQUENZA f : NUMERO DI OSCILLAZIONI IN UN SECONDO f=1/t ESEMPIO: SE T = 0,01 s, f = 1/0,01 = = 1 /10-2 = 100 cicli/secondo = 100 Hz LUNGHEZZA D' ONDA λ: DISTANZA TRA DUE MASSIMI (CRESTE) O TRA DUE MINIMI (VENTRI O VALLI)

31 RELAZIONE TRA FREQUENZA E LUNGHEZZA D'ONDA λ = c T = c/f f = c/λ ESEMPI : Se f = 900 MHz = 9 x 102 x 106 Hz = 9 x 108 Hz λ = c/f = 3 x 108/9 x 108 = 0,333 m = 33,3 cm. Se λ = 150 m, f = c/λ = 3 x 108/150 = 2 x 106 Hz = = 2 MHz

32 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE SPETTRO DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE

33 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE SPETTRO DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE

34 RIFLESSIONE E RIFRAZIONE DELLA LUCE

35 LA DISPERSIONE DELLA LUCE ATTRAVERSO UN PRISMA

36 SINTESI DELLA LUCE BIANCA CON IL DISCO DI NEWTON

37 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE DIFFRAZIONE DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE

38 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE WIHLELM CONRAD ROENTGEN SCOPRE I RAGGI X (1895)

39 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE MODERNO TUBO A RAGGI X (DI COOLIDGE)

40 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE HENRY BECQUEREL SCOPRE LA RADIOATTIVITA' DEI SALI D'URANIO (1896)

41 LA SCOPERTA DELLA RADIOATTIVITA' NATURALE

44 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE I CONIUGI CURIE SCOPRONO IL POLONIO ED IL RADIO ( ).

45 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE JOSEPH THOMSON SCOPRE L' ELETTRONE (1897)

46 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE II MATERIA E RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA I PIONIERI DELLA FISICA DEL XX SECOLO MAX PLANCK SPIEGA LO SPETTRO DEL CORPO NERO ENUNCIANDO IL PRINCIPIO DI QUANTIZZAZIONE DELL 'ENERGIA (1900)

47 LEGGE DI PLANCK (QUANTIZZAZIONE DELL' ENERGIA) ENERGIA DI UN FOTONE (QUANTO DI ENERGIA) ENERGIA (E, ev) ; FREQUENZA (f, Hz) ; LUNGHEZZA D'ONDA (λ, m) COSTANTE UNIVERSALE DI PLANCK (h) h = 6,626 x J = 6,626 x x 1,6 x 1019 ev = = 1,06 x ev E = h f = h c/λ

48 ESEMPI ENERGIA DI UN FOTONE DI RAGGI INFRAROSSI CON LUNGHEZZA D'ONDA λ = 10 μm = 10 x 10-6 m : E = h c/λ = 1,06 x x 3 x 108 / 10 x 10-6 = 0,318 ev ENERGIA DI UN FOTONE DI RAGGI ULTRAVIOLETTI (UVA) CON LUNGHEZZA D'ONDA λ = 350 nm = 350 x 10-9 m : E = h c/λ = 1,06 x x 3 x 108 / 350 x 10-9 = 9,085 ev

49 ESEMPI ENERGIA DI UN FOTONE DI LUCE CON LUNGHEZZA D'ONDA λ = 550 nm = 550 x 10-9 m : E = h c/λ = 1,06 x x 3 x 108 / 550 x 10-9 = 5,78 ev ENERGIA DI UN FOTONE DI RAGGI X CON LUNGHEZZA D'ONDA λ = 0,1 nm = m : E = h c/λ = 1,06 x x 3 x 108 /10-10 = ev = = 31,8 kev

50 ESEMPI ENERGIA DI UN FOTONE DI RAGGI GAMMA (γ) CON LUNGHEZZA D'ONDA λ = 10-6 nm = m : E = h c/λ = 1,06 x x 3 x 108 /10-15 = ev = 3,18 GeV = 3180 MeV = = KeV

51 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE

52 LEGGE DELLO SPOSTAMENTO DI WIEN: λm T = 2,898 x 10-3 m K ESEMPI: 1) t = 37 C; T = ( ,16) K = 310,16 K ; λm = 2,898 x 10-3/ T = 2,898 x 10-3/ 310,16 m = = 9,343 x10-6 m = 9,343 μm = 9343 nm (infrarosso lontano). 2) t = C ; T = ( ,16) K = 10273,16 K ; λm = 2,898 x 10-3/ T = 2,898 x 10-3/ 10273,16 m = = 2,82 x 10-7 m = 282 nm (ultravioletto)

53 LEGGE DELLO SPOSTAMENTO DI WIEN - ESEMPI 3) t = C ; T = ,16 K; λm = 2,898 x 10-3/ T = 2,898 x 10-3/ ,16 m = = 1,4489 x m = 1,44 Å (Ångström) = 0,14489 nm (raggi X)

54 FRANUNHOFER INVENTA IL RETICOLO DI DIFFRAZIONE (1814) E STUDIA LO SPETTRO SOLARE

55 SPETTRO DI ASSORBIMENTO SOLARE

56 SPETTRI DI EMISSIONE E DI ASSORBIMENTO DEL SODIO

57 I RAGGI ULTRAVIOLETTI : UVA, UVB, UVC

58 KIRCHHOFF E BUNSEN INVENTANO LO SPETTROSCOPIO (1859)

59 SPETTROSCOPIO

60 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE ALBERT EINSTEIN SPIEGA L' EFFETTO FOTOELETTRICO CON L' IPOTESI DEI FOTONI (1905) (QUANTI DI ENERGIA ELETTROMAGNETICA)

62 ATOMO DI THOMSON

63 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE ERNEST RUTHERFORD SCOPRE IL NUCLEO ATOMICO (1911)

65 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE NIELS BOHR ELABORA LA TEORIA QUANTISTICA DELL' ATOMO DI IDROGENO (1913)

67 ISOTOPI

68 ISOTOPI

69 IDROGENO H11 Z=1,N=0,A=1 DEUTERIO D o H12 Z=1, N=1,A=2 TRIZIO T o H13 Z=1, N=2,A=3

70 LITIO Li 3 7 Z = 3, N = 4, A = 7 BORO B5 10 Z = 5, N = 5, A = 10 CARBONIO 12 C612 Z = 6, N = 6, A = 12

71 CARBONIO 14 C6 14 Z = 6, N = 8, A = 14 ARGENTO Ag Z = 47, N = 60, A = 197 FERRO Fe2656 Z = 26, N = 30, A = 56

72 URANIO 234 U (0,0057 %) U92234 Z = 92, N = 142, A = 234, URANIO 235 U (0,7204 %) U92235 Z = 92, N = 143, A = 235, URANIO 238 U (99,273 %) Z = 92, N = 146, A = 238, U92238

73 IODIO 127 (STABILE) I53127 Z = 53, N = 74, A = 127, IODIO 131 (RADIOATTIVO) Z = 53, N = 78, A = 131 I53131

74 ASTON INVENTA LO SPETTROMETRO DI MASSA (1920)

75 SPETTROMETRO DI MASSA PER LA RIVELAZIONE DEGLI ISOTOPI

76 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE LA STRUTTURA ATOMICA DELLA MATERIA

77 ATOMO DI CARBONIO

78 ATOMO DI CLORO

79 ATOMO DI SODIO

80 ATOMO DI ALLUMINIO

81 ATOMO DI RAME

82 ATOMO DI URANIO

83 ATOMO AL MICROSCOPIO ELETTRONICO

84 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE WILLIAM HENRY BRAGG E WILLIAM LAWRENCE BRAGG SCOPRONO LA STRUTTURA CRISTALLINA DELLA MATERIA CON ESPERIMENTI DI DIFFRAZIONE DI RAGGI X (1913)

85 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE ESPERIMENTI DI DIFFRAZIONE DI RAGGI X

86 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE STRUTTURA CRISTALLINA DEL CLORURO DI SODIO

87 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE STRUTTURA CRISTALLINA DEL DIAMANTE E DELLA GRAFITE

88 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE CRISTALLI DI DIAMANTE E DI GRAFITE

89 LA SCOPERTA DEL DNA (1953) ROSALINDE FRANKLIN, WATSON E CRICK

90 LA STRUTTURA A DOPPIA ELICA DEL DNA

91 MODELLO DELLA STRUTTURA DEL DNA

92 IL PRIMO DIFFRATTOGRAMMA A RAGGI X DEL DNA

93 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE ARTHUR COMPTON CONFERMA SPERIMENTALMENTE L' IPOTESI DEI FOTONI DI EINSTEIN (1922)

94 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE L' EFFETTO COMPTON CONFERMA L' ESISTENZA DEI FOTONI DI EINSTEIN

95 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE LOUIS DE BROGLIE FORMULA L' IPOTESI ONDULATORIA DELLA MATERIA (1924) LUNGHEZZA D'ONDA DI DE BROGLIE: λ = h/mv

96 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE ERWIN SCHROEDINGER ELABORA LA MECCANICA ONDULATORIA (MECCANICA QUANTISTICA) (1925)

97 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE WOLFGANG PAULI ENUNCIA IL PRINCIPIO DI ESCLUSIONE (1925) CONSENTENDO DI SPIEGARE QUANTISTICAMENTE LA STRUTTURA ATOMICA DELLA MATERIA E LA TAVOLA PERIODICA DI MENDELEEV

98 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE WERNER HEISENBERG ENUNCIA IL PRINCIPIO DI INDETERMINAZIONE (1927)

99 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE DAVISSON E GERMER VERIFICANO IL COMPORTAMENTO ONDULATORIO DELLA MATERIA CONFERMANDO L' IPOTESI DI DE BROGLIE (1927)

100 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE DIFFRAZIONE DI ELETTRONI E DIFFRAZIONE DI RAGGI X ATTRAVERSO LAMINE D' ORO

101 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE PAUL DIRAC APPLICANDO LA TEORIA DELLA RELATIVITA' SPECIALE DI EINSTEIN ALLA MECCANICA QUANTISTICA PREVEDE L'ESISTENZA DELL' ANTIMATERIA (1928)

103 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE JAMES CHADWICK SCOPRE IL NEUTRONE (1932)

104 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE ENRICO FERMI CON I RAGAZZI DI VIA PANISPERNA (SCUOLA DI FISICA DI ROMA )

105 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE ETTORE MAJORANA NEL 1933 ELABORA, PRIMA DI HEISENBERG, LA TEORIA DELLE FORZE NUCLEARI

106 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE LA SCOPERTA DEI RAGGI COSMICI (VICTOR HESS )

107 I PIONIERI DELLE RICERCHE SUI RAGGI COSMICI DOMENICO LEONE PACINI VICTOR HESS BRUNO ROSSI

108 LA SCOPERTA DELLE FASCE DI VAN ALLEN (1958) JAMES ALFRED VAN ALLEN IL LANCIO DEL SATELLITE ARTIFICIALE EXPLORER I (VON BRAUN, PICKERING,VAN ALLEN)

109 LE FASCE DI VAN ALLEN PRODOTTE DALL'INTERAZIONE DEL VENTO SOLARE CON IL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE

110 L' INTERAZIONE DEL VENTO SOLARE CON IL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE

111 LE FASCE DI VAN ALLEN

112 LA DANZA DELLE PARTICELLE DEL VENTO SOLARE INTRAPPOLATE NELLE LINEE DI FORZA DEL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE

113 AURORA BOREALE IN ALASKA

114 AURORA BOREALE IN NORVEGIA

115 AURORA AUSTRALE IN NUOVA ZELANDA

116 IL LARGE HADRON COLLIDER (LHC) DEL CERN (GINEVRA)

119 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE III LE QUATTRO FORZE FONDAMENTALI DELL' UNIVERSO

120 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE LE TRE GENERAZIONI DI PARTICELLE FONDAMENTALI DEL MODELLO STANDARD: QUARK PRIMA GEN. SU, GIU' SECONDA GEN. STRANO, INCANTATO TERZA GEN. ALTO, BASSO LEPTONI ELETTRONE NEUTRINO ELETTRONICO MUONE TAUONE NEUTRINO MUONICO NEUTRINO TAUONICO

121 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE LO SCAMBIO DI UN GLUONE GENERA LA FORZA FORTE (FORZA DI COLORE) TRA DUE QUARK LO SCAMBIO DI UN FOTONE GENERA LA FORZA ELETTROMAGNETICA TRA DUE PARTICELLE CARICHE LO SCAMBIO DEI BOSONI VETTORI DI RUBBIA (W+,W-, Z ) GENERA LA FORZA DEBOLE (FORZA DI CAMBIAMENTO DI SAPORE) TRA DUE QUARK O TRA DUE LEPTONI

122 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE LE TRE GENERAZIONI DI PARTICELLE DEL MODELLO STANDARD

123 UNITA' DI MISURA DELL'ENERGIA IN FISICA ATOMICA E NUCLEARE 1 ev (ELETTRONVOLT) = 1,6 x J (Joule) 1 JOULE EQUIVALE ALL' ENERGIA CINETICA ACQUISITA DA UNA MASSA DI CIRCA 102 GRAMMI IN CADUTA LIBERA DALL' ALTEZZA DI 1 METRO. 1 ev EQUIVALE ALL' ENERGIA CINETICA ACQUISITA DA UN CORPO DOTATO DI UNA CARICA DI 1,6 x COULOMB SOTTOPOSTO ALLA TENSIONE ACCELERATRICE DI 1 VOLT

124 MULTIPLI DELL' ELETTRONVOLT 1 KeV (KILOELETTRONVOLT) = 103 ev 1 MeV (MEGAELETTRONVOLT) = 106 ev = 1000 KeV 1 GeV (GIGAELETTRONVOLT) = 109 ev = 1000 MeV 1 TeV (TERAELETTRONVOLT) = 1012 ev = 1000 GeV 1 ev EQUIVALE ALL' ENERGIA DI AGITAZIONE TERMICA MEDIA ACQUISITA DA UN ELETTRONE ALLA TEMPERATURA DI K ( K GRADI KELVIN = GRADI CENTIGRADI (C ) + 273,16)

126 BARRIERA DI POTENZIALE PER LA FUSIONE NUCLEARE

127 BARRIERA DI POTENZIALE TRA DUE PROTONI

128 E = MC 2 PRINCIPIO DI EQUIVALENZA DI EINSTEIN TRA MASSA ED ENERGIA SE M = 1 GRAMMO, E = 10-3 Kg x (3 x 108 m/s)2 = = 9 x 1013 JOULE = 9 x 1013 / 3,6 x 106 = 25 x 106 Kwh. 1 Kwh = 3,6 x 10 6 J LA COMBUSTIONE DI 1 GRAMMO DI CARBONIO PRODUCE 7865,41 calorie = 7865,41 X 4,18 = =32877,41 JOULE = 32877,41/3,6 x 106 = 0, KWh

129 REAZIONI DI FUSIONE NUCLEARE

130 REAZIONI DI FUSIONE NUCLEARE

131 IL DIFETTO DI MASSA DELLE REAZIONI NUCLEARI CONFERMA LA LEGGE RELATIVISTICA E = mc2 NELLA REAZIONE NUCLEARE A + B = C + D LA SOMMA MA + MB DELLE MASSE DEI PRODOTTI DI REAZIONE E' SEMPRE LIEVEMENTE MINORE DELLA SOMMA MC + MD DELLE MASSE DEI REAGENTI. ESEMPIO: NELLA REAZIONE DI FUSIONE NUCLEARE H1 + 3Li7 ---> 2He4 + 2He MeV 1 (Reazione di Cockroft e Walton, 1932) L' ENERGIA PRODOTTA (17 MeV = 17 x 10 6 x 1,6 x J = = 27,2 x J) EQUIVALE ALLA DIFFERENZA (DIFETTO DI MASSA) TRA LA SOMMA DELLE MASSE DEI REAGENTI (PROTONE E NUCLEO DI LITIO) E LA SOMMA DELLE MASSE DEI PRODOTTI DI REAZIONE (PARTICELLE ALFA)

132 LA REAZIONE DI FUSIONE NUCLEARE PROTONE-PROTONE

133 IL CICLO DI BETHE (HANS BETHE )

134 IL CICLO DI BETHE (CICLO CNO - CARBONIO-AZOTOOSSIGENO)

135 DENEB SIRIO

136 LA COSTELLAZIONE DI ORIONE Betelgeuse

137 ANTARES SUPERGIGANTE ROSSA NELLA COSTELLAZIONE DELLO SCORPIONE ANTARES

138 BETELGEUSE E ANTARES DUE BELLISSIME SUPERGIGANTI ROSSE

139 NEBULOSE PLANETARIE NEBULOSA TESTA DI CAVALLO NEBULOSA OCCHIO DI GATTO

140 DALL' INFINITAMENTE PICCOLO ALL' INFINITAMENTE GRANDE FISSIONE NUCLEARE E FUSIONE NUCLEARE VIDEO 1 (LA FISSIONE NUCLEARE) VIDEO 2 (LA FUSIONE NUCLEARE) EVOLUZIONE DI UNA STELLA VITA E MORTE DI UNA STELLA VIDEO 1 VIDEO 2 VIDEO 3