SOMMARIO Premessa Classificazioni generali Zoo delle particelle Forze elementari Quadro d insieme Any question? Decadimenti radioattivi Fusione nuclea

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1 L ATOMO DIVISIBILE Dr. Stefano Gestri L.S. Niccolò Copernico Prato,

2 SOMMARIO Premessa Classificazioni generali Zoo delle particelle Forze elementari Quadro d insieme Any question? Decadimenti radioattivi Fusione nucleare Considerazioni finali Bibliografia e altro

3 UN PO DI STORIA Dal 1897 scoperta delle prime particelle subatomiche (elettrone, protone, neutrone ) : 1960: scoperta di decine di particelle elementari (oggi oltre zoo delle particelle, con lettere greche), vive per decimiliardesimi di secondo Negli anni a Stanford (CA, USA) dimostrazioni di quark nello SLAC (acceleratore lineare di elettroni, 2 km, cavità acceleratrici)

4 CLASSIFICAZIONI DI BASE Riordino da parte di Murray Gell Mann (fisico americano Nobel nel 1969), che introduce il termine quark (da Finnegans wake di J. Joyce) Materia e antimateria (con carica opposta) Fermioni (statistica di Fermi- Dirac: non 2 particelle nello stesso stato quantico) e bosoni (statistica di Bose- Einstein)

5 PARTICELLE ELEMENTARI (I) Adroni (forte) e 6 leptoni (svelto; es. elettrone) Leptoni: tauone e muone decadono in elettroni Particelle esotiche...

6 PARTICELLE ELEMENTARI (II) Adroni: barioni (pesante; es. protone; 3 quark; fuori dal nucleo i neutroni vivono 15 min) e mesoni (quark + antiquark = bianco) 6 quark con sapori diversi, carica +2/3 o -1/3 e colore rosso, verde o blu (totale bianco)

7 FORZE IN NATURA E RELATIVI Forze extra-forti (di colore o colorate): tengono insieme i quark tramite scambio di gluoni (senza massa, dall inglese glue = colla); hanno come residuo le forze forti Forze forti: tengono insieme i nucleoni (a distanze di m) tramite scambio di mesoni π o pioni Forze elettromagnetiche: veicolate dai fotoni (senza massa), tengono uniti elettroni e nucleo; 100 volte più deboli delle forti, hanno come residuo le forze di Van der Waals VETTORI (I)

8 FORZE IN NATURA E RELATIVI Forze deboli: veicolate dai bosoni (particelle con massa che cambiano sapore ai quark) W +, W - e Z 0 (neutri), agiscono fra adroni e leptoni e spiegano la radioattività β; sono un milione di volte più deboli delle forze forti Forze gravitazionali: agiscono fra masse, veicolate dai gravitoni (non ancora rivelati) Teoria delle forze elettron-deboli Modello standard Teoria delle stringhe VETTORI (II)

9 QUINDI...

10 TO BE CONTINUED

11 DECADIMENTI RADIOATTIVI (I) Radioattività scoperta alla fine dell 800 (H. Becquerel, M. Curie ) Nuclidi Isotopi (stesso numero atomico, ma diverso numero di massa) Energia di legame media per nucleone (in ev) Difetto di massa Decadimenti radioattivi spontanei (naturali) e indotti (fissione nucleare)

12 DECADIMENTI RADIOATTIVI Raggi α, β, e γ Decadimenti radioattivi naturali: α, β -, β +, doppio β (due ravvicinati nel tempo), cattura elettronica o k Positrone; annichilazione o annichilamento Cinetiche del primo ordine Tempi di dimezzamento o di semivita Famiglie radioattive naturali (II)

13 DECADIMENTI RADIOATTIVI Produzione di elementi transuranici Fissione nucleare indotta: reattore nucleare; nocciolo; combustibile fissile; neutroni lenti; massa critica; barre di controllo; moderatori; sistema di raffreddamento; scorie radiattive; reattori autofertilizzanti; fusione del nocciolo; sindrome cinese; fall-out radiattivo Bomba atomica (III)

14 FUSIONE NUCLEARE Fusione nucleare (10 volte più energetica della fissione) Sistemi di confinamento: magnetici (es. Tokamak) e inerziali Bomba a idrogeno: innesco con bomba atomica Fusione nucleare a freddo: in elettrolisi di acqua pesante con elettrodi di palladio Sintesi di elementi sulle stelle (catena protone-protone, protone, ciclo CNO o di Bethe, processo α, processo S ecc.)

15 GTU: Grande Teoria Unificata Cosmogonia (big bang...) Energie rinnovabili (solare, dal mare, idroelettrica, geotermica, dalle biomasse, eolica) Fusione nucleare: in linea di massima senza scorie radioattive QUALE FUTURO?

16 La meccanica quantistica è molto impressionante. Ma una voce interiore mi dice che non è ancora la verità. [...] In ogni caso sono convinto che Egli (Dio) non giochi a dadi. (A. Einstein)

17 BIBLIOGRAFIA VARIA C. Bianciardi, E. Dilaghi Pistellini - Quark, atomi ed elementi chimici - Giunti Marzocco AA. VV. - Enciclopedia della chimica - USES I. Bertini, F. Mani - Lezioni di chimica - Cedam A. Post Baracchi, A. Tagliabue - Chimica - Lattes G. Valitutti, A. Gentile, V. Gerosa, A. Tifi - Fondamenti di chimica - Masson S. Hawking - Dal big bang ai buchi neri - Superpocket J. A. Coleman - Origine e divenire del cosmo - Feltrinelli A. Di Meo - Storia della chimica - Newton Compton A. Einstein - Come io vedo il mondo - Newton Compton M. Alpert - L ultima equazione - Superpocket K. Bruckner - Il grande sole di Hiroshima - Giunti

18 MINISITOGRAFIA

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