CERN Accelerating science

Nel 1964, due fisici proposero in modo indipendente l’esistenza delle particelle subatomiche note come quark.

I fisici Murray Gell-Mann e George Zweig stavano lavorando in modo indipendente su una teoria per una forte simmetria di interazione nella fisica delle particelle. In questo quadro, hanno proposto che importanti proprietà delle particelle fortemente interagenti – adroni-potrebbero essere spiegate se fossero costituite da particelle costituenti.

Nel 1961 Gell-Mann aveva introdotto uno schema di simmetria ha chiamato il Modo otto volte, che si basava sulla simmetria matematica noto come SU(3). Lo schema (per il quale ha ricevuto il premio Nobel per la fisica nel 1969) ha classificato gli adroni in due gruppi principali, piuttosto che la Tavola periodica classifica gli elementi chimici.

Gell-Mann ha costruito su questo lavoro un nuovo modello che potrebbe descrivere con successo – tra le altre cose – le proprietà magnetiche di protoni e neutroni. Ma il modello di Gell-Mann richiedeva l’esistenza di tre nuove particelle elementari, che chiamò ” quark.”

Gell-Mann dice che per la prima volta ha inventato il suono” quork”, e in seguito si è imbattuto nella frase” Three quark for Muster Mark ” in Finnegans Wake di James Joyce. Come Joyce presumibilmente destinato la parola in rima con” Mark”, le persone sono state divise sulla pronuncia da allora.

Il fisico George Zweig ha dato il suo contributo al campo mentre era un visitatore del CERN in un documento datato 17 gennaio 1964, in cui ha proposto: “Sia i mesoni che i barioni sono costruiti da un insieme di tre particelle fondamentali chiamate assi.”Sebbene il nome di Zweig per le particelle non si attaccasse, mostrò che alcune proprietà degli adroni potevano essere spiegate trattandole come terzine di altre particelle costituenti.

Sia i quark di Gell-Mann che gli assi di Zweig dovevano avere cariche elettriche pari a 1/3 o 2/3 di quelle di un elettrone o protone, suggerendo che una ricerca sperimentale di questi costituenti avrebbe rivelato se esistessero o meno.

Nel 1968, una serie di esperimenti di scattering elettrone-protone della collaborazione MIT-SLAC presso lo Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) negli Stati Uniti ha rivelato i primi segni che i nucleoni hanno una struttura interna. Il team ha sparato elettroni ai protoni e ha osservato come gli elettroni sono rimbalzati. I modelli di scattering sono stati identificati come causati da particelle puntiformi all’interno dei protoni. Negli anni successivi, combinando questi risultati con altri dalla dispersione di neutrini nella camera a bolle di Gargamelle al CERN, divenne chiaro che questi costituenti hanno davvero cariche di 1/3 e 2/3.

I quark sono ora una parte fondamentale del modello Standard. In numerosi esperimenti al CERN, compresi quelli al Large Hadron Collider (LHC), i fisici stanno misurando le proprietà delle particelle di Gell-Mann e Zweig con sempre maggiore precisione.

Maggiori informazioni sui quark

• Guarda il resoconto tecnico di George Zweig la storia dei quark (registrato al CERN nel settembre 2013)