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Urti fra particelle

Un elettrone può urtare un elettrone? O possono esserci urti tra fotoni e fotoni o neutroni (tra quanti)?
Ho letto che per l'esperimento di Compton l'urto avviene con un elettrone legato ad un atomo. Negli acceleratori di particelle, l'urto contro un bersaglio prevede sempre il legame con gli atomi?

Marco

 

Risposta:

Caro Marco,

lo studio sperimentale della fisica delle particelle elementari si basa quasi esclusivamente su fenomeni di urto tra le particelle come elettroni, protoni, ecc., poiché tali fenomeni sono dei potenti mezzi di indagine del mondo microscopico. Se ti meraviglia il fatto che ci possa essere un urto tra due elettroni (o tra le altre particelle che tu menzioni) a causa della loro "piccolezza", devi pensare che, usualmente, negli acceleratori non si produce un urto tra UNA particella e UN'altra particella, bensì tra fasci di particelle contenenti decine di migliaia di particelle o più. Quando si portano a scontrare due fasci, si osservano allora urti tra singole particelle in senso statistico; ossia, sebbene vi siano urti tra singole particelle, non necessariamente (anzi!) tutte le particelle del fascio urtano tutte le altre particelle dell'altro fascio. Generalmente, infatti, ciò che si misura è la probabilità di interazione tra le particelle (o, in termini più specifici, la sezione d'urto di interazione, direttamente collegata alla probabilità di interazione), e da questa quantità si ricavano informazioni utili a comprendere il mondo microscopico.
Inoltre, devi anche tener presente che quando si parla di "urto" a livello di particelle non si intende un urto "fisico" come tra due palle di biliardo, ma piuttosto un evento in cui le due (o più) particelle partecipanti all'urto interagiscono tra di loro con un certo tipo di forza. Ad esempio, quando si studia l'urto tra elettrone e protone si va ad indagare su come agisce la forza elettromagnetica o la forza forte tra queste particelle, e cosa tale interazione è in grado di produrre (tipicamente nuovi tipi di particelle).
Infine, per l'ultima parte della tua domanda, devi sapere che negli acceleratori le diverse particelle sono accelerate fino ad avere energie molto elevate, per cui l'urto contro un bersaglio non prevede MAI il legame con gli atomi. Le particelle che urtano hanno una così grande energia (sono così veloci) che non "vedono" affatto il legame con gli atomi, un po' come sparare con una pistola attraverso un panettone: il proiettile non riesce a distinguere il caso in cui i canditi sono legati alla pasta del panettone, oppure sono in acqua, o perfino "fluttuano" nell'aria... il risultato sarebbe lo stesso.
Se sei interessato ad approfondire questi argomenti (o alcuni correlati) puoi utilmente consultare la rivista divulgativa Asimmetrie che trovi a questo link.