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Esplorando un piccolo Universo PDF Stampa
Utilità - Scienze

Nell'articolo precedente  abbiamo dimostrato come il neutrino potrebbe essere un piccolo buco nero. Ora esploreremo il vantaggio che offre, nel campo delle particelle, un neutrino quando e' esaminato nel ruolo di buco nero. Per cominciare dobbiamo parlare delle onde elettromagnetiche in generale.

Le onde elettromagnetiche sono formate da campi elettrici e campi magnetici che variano nel tempo. Come si vede nella figura sottostante. L'energia di queste onde varia moltissimo con la frequenza. Si passa dalle onde radio alle onde dei raggi gamma, attraversando lo spettro delle onde visibili. Una breve sequenza di queste onde si chiama fotone. La frequenza e' l'unica variabile delle onde elettromagnetiche.

 

Le onde elettromagnetiche  possono essere catturate dai buchi neri in due modi diversi. Il primo modo e' di essere catturate dall' event horizon e di essere messe in circolazione intorno a un buco nero. Il secondo e' di essere completamente assorbite dal buco nero, come si vede nella figura seguente.

 

Nella figura di sopra  l'onda elettromagnetica viene assorbita e due neutrini (unica particella capace di sopravvivere nel buco nero) vengono generati.  La conservazione dello spin, in questo modo, viene rispettata. Uno dei due neutrini assorbe l'energia del campo elettrico, l'altro l'energia del campo magnetico, entrambi appartenenti all'onda catturata. Le onde elettromagnetiche hanno la proprieta' di rigenerarsi. Nella figura sottostante si vedono due modi  in cui un onda si rigenera. Nella figura a si vede come un' onda di dimensioni molto maggiori rispetto al forellino e'capace di rigenerarsi aldila' della barriera.. Nella figura b vediamo come un' onda continua a propagarsi quando parte della semionda negativa viene rimossa.

 

 

Nella figura seguente, si vede come un onda potrebbe essere catturata dall' event horizon e messa in orbita intorno a un buco nero. Ad ogni onda vengono catturati 60 gradi (rosso) dell'onda negativa. Questi gradi catturati ad un onda, moltiplicati per i sei cicli della figura fanno un totale di 360 gradi e quindi, completano un cerchio.

 

Nella figura seguente, la parte negativa dell'onda dal punto a al punto b trapassa l'event horizon del buco nero e poiche' e' impossibile viaggiare quando il tempo si ferma il punto a e il punto b vengono a sovrapporsi formando un unico punto  a-b (figura a destra). Di consequenza l'onda si arrotola su se stessa formando una particella nucleare. Questa particella avendo perso parte della parte negativa dell'onda  si comporta come una particella con carica positiva.

 

Nelle prossime pagine cercheremo di formulare un modello per il protone e l'elettrone. Le uniche altre due particelle stabili oltre al neutrino. Queste due particelle hanno delle similarita' e delle differenze che vanno al di la'della differenza della carica, pur essendo il protone una particella con carica positiva ed l'elettrone una particella con carica negativa. Il fatto che il protone ha circa 1800 volte la massa dell'elettrone non e' determinante dal momento che gli accelleratori di particelle possono aumentare migliaia di volte la massa delle particelle. In fatti, quando un elettrone viene accellerato fino a raggiungere la massa del protone, esso si trasforma ed esibisce tutte le proprieta' di un protone con carica negativa (antiprotone). La vera differenza tra queste due particelle sta nel fatto che il protone esibisce entrambi cariche positive e negative anche se le cariche positive sono prevalenti e quindi nel complesso dimostra di avere una carica positiva. L'elettrone, invece, mostra solamente una carica negativa con assenza totale di cariche positive. Tutto questo fu provato da uno esperimento fatto nel 1970 dagli scienziati Friedman, Taylor e Kendall. Il risultato di questo sperimento fu' considerato la prova definitiva dell' esistenza  degli up e down quarks che erano stati usati, fino ad allora, come un modo  per classificare le decine di particelle instabili create negli acceleratori(circa 1964).

 

A sinistra nella figura di sopra un onda elettromagnetica trapassa l'event horizon di un neutrino. I tre cicli perdono un totale di 360 gradi . I punti a,b,c,d,e,f, poiche' non e' possibile viaggiare entro l'event horizon, si sovrappongono formando i tre punti a-b, c-d , e-f della figura a destra. Cosi' nasce il protone con carica prevalentemente positiva(blu) e con una minoranza di carica negativa(arancione).

Nella figura seguente, vediamo un onda elettromagnetica(A) la cui onda positiva viene completamente assorbita(B) da un neutrino. I punti a,b,c,d si sovrappongono nella figura(C) formando le coppie a-d, b-c (D). Quel che rimane e' una particella con solo carica negativa. Questo e' l'elettrone.


 

La ragione per cui abbiamo sviluppato questi modelli del protone e l'elettrone e' che questi modelli' presentano dei vantaggi considerevoli sui modelli presenti. Tra questi vantaggi:

  • Si puo' spiegare matematicamente perche' particelle mostrano sempre la stessa carica indipendentemente dalla loro massa e la ragione per cui una frazione di carica non e'stata mai trovata.
  • Si spiega come particelle molto diverse hanno sempre lo stesso spin, essendo questo niente altro che lo spin del neutrino che e' presente in ogni particella stabile nel loro centro.
  • Si spiega come il campo magnetico dell'elettrone e' molto piu' forte di quello del protone pure essendo una particella molto piu' piccola.

In questo capitolo abbiamo spiegato la composizione delle particelle stabili e questa conoscenza ci aiutera' a capire come l'universo si e' evoluto dopo il BIG BANG. Questo argomento sara' descritto nel prossimo articolo.

 

Marcello VENEZIANO