Il bosone W e la radioattività al livello delle particelle elementari

Guardando gli atomi con l'occhio della fisica delle particelle, possiamo spiegare i decadimenti radioattivi con la mediazione di un bosone W. Quando un protone (carica elettrica +1) si trasforma in un neutrone (carica elettrica 0) o viceversa, in realtà accade questo: un quark up del protone (formato da due up ed un down) emette un W+ e diventa un quark down, il che basta a trasformare il protone in un neutrone (formato da un up e due down), mentre il W+ decade in un positrone (e+) e un neutrino (νe). Nell'altro processo radioattivo, in cui un neutrone si trasforma in protone, è invece un quark down che diventa un quark up emettendo un W-, che poi decade in un elettrone (e-) ed un antineutrino νe.

Questo processo può essere illustrato con uno diagramma di Feynman, strumento con il quale familiarizzerai più avanti nell'esercizio Z. Nei diagrammi di Feynman una linea dritta rappresenta una particella di materia, una linea ondulata una particella mediatrice di una forza e un vertice rappresenta una trasformazione. Puoi anche pensarlo con il tempo che scorre da sinistra verso destra.

Questo particolare diagramma mostra un neutrone (con carica elettrica zero) che attraverso il processo in cui un quark down si trasforma in un quark up con la mediazione di un bosone W, diventa un protone. In questo caso il W- decade in un elettrone (carica elettrica -1) e un neutrino (carica elettrica 0). Questo processo è chiamato decadimento beta. Come puoi vedere, la carica elettrica è conservata, esattamente come deve essere, poiché la carica è conservata in qualsiasi processo in Natura.

Per maggiori informazioni sul ruolo della particella W segui l' esercizio W.

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