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| Acceleratore di particelle del CERN |
A
ACCELERATORE DI PARTICELLE
L'acceleratore, o
macchina acceleratrice, di particelle è un dispositivo capace di
conferire elevate energie a particelle subatomiche cariche, elettroni,
protoni, ecc, mediante l'azione di campi elettrostatici o
elettromagnetici. Sono acceleratori elettromagnetici i ciclotroni, i
betatroni e i sincrotroni, in cui le particelle vengono accelerate lungo
traiettorie spiraliformi o circolari, a differenza degli acceleratori
elettrostatici, detti anche acceleratori lineari, in quanto in essi le
particelle vengono accelerate lungo traiettorie rettilinee.
ADRONE
Denominazione
di una classe di particelle elementari, mesoni e barioni, che, a
differenza dei leptoni, del fotone e dei bosoni vettori intermedi, sono
soggette alle interazioni forti.
ADRONIZZAZIONE
Processo
di produzione di adroni; è un fenomeno caratteristico della
cromodinamica quantistica, consistente nella materializzazione in adroni
di uno stato costituito da quark, antiquark e gluoni.
ANNICHILAZIONE
Processo
nel quale una particella e la corrispondente antiparticella, per
esempio un protone e un antiprotone, interagiscono dando luogo a
particelle più leggere. Più in generale, ogni processo per cui una massa
si trasformi integralmente in energia.
ANTIATOMO
E'
chiamato antiatomo di un dato atomo quello costituito da antiparticelle
delle particelle che costituiscono l'atomo in questione: positroni,
quindi, in luogo di elettroni e, nel nucleo, antiprotoni e antineutroni
in luogo di protoni e neutroni.
ANTIBARIONE
Denominazione generica delle antiparticelle dei barioni; sono tali l'antiprotone, l'antineutrone e gli antiperoni.
ANTIDEUTONE
Nucleo di antimateria costituito da un antiprotone e un antineutrone.
ANTIELETTRONE
Altro nome del positrone, in quanto antiparticella dell'elettrone.
ANTIFERROELETTRICITA'
Proprietà
di alcune sostanze solide di presentare, al di sotto di una determinata
temperatura critica, una disposizione alternativamente antiparallela
dei momenti elettrici dipolari molecolari, con una polarizzazione
macroscopica praticamente nulla (al limite, nulla allo zero assoluto).
ANTIFERROMAGNETISMO
Particolare
caso di ferromagnetismo con struttura di momenti magnetici elementari
uguali e quasi antiparalleli (al limite, antiparalleli allo zero
assoluto), tali che la loro composizione dà luogo a momenti magnetici
molto piccoli (al limite, nulli allo zero assoluto).
ANTILEPTONE
Denominazione
generica delle antiparticelle dei leptoni, cioè i tre antineutrini
(antineutrino elettronico, antineutrino muonico e antineutrino
tauonico), il positrone, il muone positivo e il tauone positivo.
ANTIMATERIA
Complesso
dei sistemi costituiti da una o più antiparticelle: in linea di
principio, per ogni sistema di particelle costituente la materia
ordinaria, nuclei, atomi, ..., possono esistere sistemi altrettanto
stabili in cui ciascuna particella è sostituita dalla corrispondente
antiparticella. L'universo osservato fino a oggi è composto
essenzialmente da materia ordinaria e l'antimateria può essere osservata
soltanto per poche particelle alla volta, con appositi esperimenti
condotti mediante acceleratori di particelle; il motivo dell'assoluta
prevalenza della materia sull'antimateria nell'universo osservato non è
ancora chiaro.
ANTINEUTRINO
Denominazione delle antiparticelle dei neutrini: antineutrino elettronico, antineutrino muonico e antineutrino tauonico.
ANTINUCLEONE
Denominazione generica delle antiparticelle dei nucleoni, cioè l'antiprotone e l'antineutrone.
ANTIPARTICELLA
Ogni
corpuscolo elementare costituente l'antimateria (quale il positrone,
l'antiprotone, l'antineutrone), che corrisponde a una delle particelle
ordinarie (per esempio l'elettrone, il protone, il neutrone) con cui ha
in comune talune grandezze caratteristiche, come la massa, lo spin e la
vita media, distinguendosene invece per altre, uguali ma di segno
contrario, come la carica elettrica e il momento magnetico intrinseco.
ANTIQUARK
In fisica delle particelle, denominazione generica delle antiparticelle dei quark.
ANTISIMMETRICO
In
meccanica quantistica, detto della funzione d'onda relativa a sistemi
composti di due o più particelle identiche di spin semintero.
ANTROPICO (PRINCIPIO)
In
fisica il principio antropico è un principio introdotto in diverse
forme per giustificare il fatto che i valori assunti da alcune costanti
fondamentali (masse e cariche delle particelle elementari, costanti di
accoppiamento delle interazioni, massa totale dell'universo, ecc) sono
proprio quelli necessari allo sviluppo della vita nell'universo: secondo
tale principio, queste costanti non possono avere se non valori vicini a
quelli che noi osserviamo, perché altrimenti non si sarebbero
sviluppati esseri in grado di compiere queste osservazioni.
ATOMO
Nella
filosofia naturale dell'antichità, nell'ambito delle dottrine della
limitata divisibilità della materia, ciascuna delle particelle semplici
(invisibili, inalterabili e indeformabili) di cui è costituita ogni
sostanza, le quali, muovendosi nel vuoto, urtandosi reciprocamente e
componendosi in vario modo (erano infatti immaginate con ganci e
protuberanze), danno luogo alle cose così come appaiono: gli atomi di
Leucippo, di Democrito, di Epicuro, di Lucrezio.
Nella storia del
pensiero moderno, la componente ultima della materia, oggetto di varie
ipotesi speculative elaborate originariamente da alcuni scienziati e
filosofi (Giordano Bruno, Galileo, ecc) in contrapposizione alle
dottrine scolastico - aristoteliche, poi da altri (Gassendi, Hartsoeker,
ecc, e infine Newton) sviluppate per spiegare, in forma essenzialmente
geometrico - meccanica, le proprietà fisiche dei corpi nonché vari
fenomeni naturali (teorie corpuscolari della luce, del calore,
dell'elettricità) in alternativa alle concezioni (Cartesio, Leibniz,
ecc) in base alle quali la materia è continua, suddivisibile
all'infinito, estesa in tutto lo spazio e sede di movimenti ondulatori o
comunque di processi di propagazione continua. L'atomo di Boscovich,
dal nome del matematico e fisico dalmata R. G. Boscovich, 1711-1787, era
concepito come punto materiale privo di estensione, circondato da forze
attrattive e repulsive con le quali si vorrebbe spiegare
l'impenetrabilità, la diversa densità e l'attrazione reciproca dei corpi
materiali.
In una formulazione più recente e tuttora valida,
l'atomo chimico è la parte più piccola di ciascun elemento, che rimane
inalterata nelle reazioni chimiche (pur potendo subire trasformazioni
fisiche quali la disintegrazione, l'eccitazione, ecc) ed è
caratterizzata dal suo peso o meglio dalla sua massa (peso atomico,
massa atomica, diversi da elemento a elemento) e da alcune proprietà di
affinità chimica o di legame. Fra le interpretazioni di tipo ancora
speculativo, tendenti a collegare proprietà chimiche e fisiche degli
atomi, rientrano gli atomi di Dalton (dal nome dello scienziato inglese
J. Dalton, 1766-1844), supposti circondati da un'atmosfera di fluido
calorico che sarebbe responsabile dell'azione repulsiva tra atomi della
stessa sostanza; gli atomi-vortice, atomi che, nell'ipotesi formulata
dal fisico inglese W. Thomson, Lord Kelvin (1824-1907), sarebbero
costituiti da vortici chiusi ad anello formatisi nell'etere (inteso come
mezzo continuo e omogeneo, sede della propagazione delle azioni
elettromagnetiche).
Nella fisica e nella chimica contemporanee, il
termine passa a indicare, dopo la scoperta dell'elettrone, la
configurazione stabile di masse e di cariche elettriche elementari,
positive e negative, nella quale consiste la struttura intima della
materia: l'atomo di ciascun elemento consta di un nucleo (in cui si
concentrano la carica positiva e la massa, a sua volta formato da
protoni, carichi positivamente, e neutroni, elettricamente neutri), e di
elettroni, in moto attorno al nucleo; il numero dei protoni (numero
atomico, che varia da elemento a elemento) uguaglia quello degli
elettroni, sicché l'atomo risulta neutro. Lo studio teorico rigoroso
della struttura atomica è possibile solo utilizzando la meccanica
quantistica, nella quale viene meno il concetto classico di traiettoria e
gli elettroni atomici sono descritti in termini di funzione d'onda. Si
ha così una rappresentazione dell'atomo profondamente diversa da quella
usuale della meccanica classica, ma che fornisce una descrizione
esauriente e coerente dei fenomeni atomici. I modelli atomici sono
schematizzazioni volte a descrivere la struttura dell'atomo e quindi a
spiegarne le proprietà osservabili: in tal senso si parla di atomo di J.
J. Thomson, di atomo di E. Rutherford, con riferimento ai nomi degli
scienziati che hanno formulato tali schematizzazioni; in particolare
l'atomo di Bohr (dal nome del fisico danese N. Bohr, 1885-1962) è una
teoria della struttura atomica in base alla quale gli elettroni possono
occupare solo particolari orbite permesse, corrispondenti a determinati
livelli energetici. L'atomo eccitato è quello in cui gli elettroni
occupano livelli energetici più alti (si parla allora di "stati
eccitati") di quelli occupati normalmente ("stato fondamentale");
l'atomo esotico, che ha il nucleo o uno degli elettroni sostituito da
un'altra particella (particella esotica), per esempio un elettrone
sostituito da un muone (atomo muonico), da un mesone K (atomo kaonico),
ecc; atomo idrogenoide, atomo ionizzato quasi interamente, conservando
soltanto uno dei suoi elettroni; atomo ionizzato, quello che ha un
numero di elettroni minore oppure maggiore del numero atomico,
risultando quindi elettricamente carico.
ATTRATTORE
Luogo
dei punti dello spazio delle fasi a cui tende nel tempo la traiettoria
di un sistema complesso, quali che siano le condizioni iniziali (si
dice, quindi, che il sistema è "attratto" da questo insieme di punti).
Per esempio, per i sistemi dissipativi, che tendono a raggiungere uno
stato di equilibrio ben determinato, l'attrattore è in generale
costituito da un solo punto; per i sistemi che hanno un moto periodico è
invece costituito in genere da una curva chiusa che il sistema
ripercorre all'infinito con la frequenza propria. L'attrattore strano è
caratteristico di particolari sistemi, la cui traiettoria si
aggroviglia, si ripiega su se stessa, mescolandosi in modo estremamente
confuso e caotico, senza mai passare due volte per lo stesso punto. È
stata la scoperta di questi attrattori (attraverso l'uso del calcolatore
elettronico nella simulazione numerica della legge di evoluzione dei
sistemi considerati) che ha fatto parlare per la prima volta di caos
deterministico, mentre lo studio delle loro proprietà geometriche ha
messo in evidenza che essi sono da considerarsi come oggetti frattali,
con le caratteristiche proprietà di autosomiglianza e di invarianza di
scala.
AUTOENERGIA
In fisica delle
particelle, parte dell'energia di una particella dovuta all'interazione
delle varie sue parti. Nella teoria dei campi quantizzati, la parte
dell'energia di una particella derivante dai processi virtuali di
emissione e assorbimento di altri tipi di particelle.
AUTOFUNZIONE
In
meccanica quantistica, e con riferimento a un operatore relativo a una
grandezza fisica, la funzione d'onda che costituisce un autostato
dell'operatore stesso.
AUTOSTATO
In meccanica
quantistica, ogni stato dinamico la cui funzione d'onda (o il cui
vettore di stato) è un'autofunzione (o un autovettore) di un operatore
relativo a una grandezza fisica.
B
BANDA
In
fisica atomica, la banda di livelli energetici o banda di energia è un
insieme di livelli energetici contigui; tali insiemi, alcuni dei quali
hanno una denominazione particolare (banda di conduzione, banda di
valenza), sono separati da intervalli di energia, detti bande proibite,
corrispondenti a livelli energetici non possibili per gli elettroni.
In
spettroscopia, si dice a bande uno spettro costituito da gruppi di
righe così vicine una all'altra da dar l'impressione di fasce pressoché
continue; sono, in genere, di questo tipo gli spettri molecolari.
BARIONE
In
fisica delle particelle, denominazione degli adroni di spin semintero
(nucleoni, iperoni e altre particelle più pesanti), introdotta in quanto
i nucleoni sono più pesanti dei mesoni e leptoni più comuni.
BARIONICO (NUMERO)
Il
numero barionico, di un nucleo o di un sistema di particelle, è il
numero che si ottiene attribuendo il valore +1 a ogni barione presente
nel nucleo o nel sistema stesso, -1 a ogni antibarione, zero a ogni
altra particella, e effettuando la somma algebrica; il principio di
conservazione del numero barionico è il principio, posto in dubbio dalle
teorie più recenti, secondo il quale in ogni reazione nucleare il
numero barionico dello stato finale è uguale al numero barionico dello
stato iniziale.
BARN
In fisica nucleare, unità di misura della sezione d'urto in processi nucleari, pari a 10-24 cm2.
BEAUTY (BOTTOM)
In
fisica delle particelle elementari, numero quantico di sapore di quark,
detto anche bottom e indicato con il simbolo b o B, nonché del quark
che lo porta.
BECQUEREL
Unità di misura SI dell'attività di un radioisotopo (simbolo: Bq); corrisponde a una disintegrazione al secondo.
BETA (PARTICELLE)
Le
particelle o raggi beta sono particelle emesse dai nuclei di certe
sostanze radioattive, costituite da elettroni veloci: ionizzano i gas
che attraversano e sono leggermente deviate dagli atomi che incontrano
(l'emissione di una particella beta è dovuta alla trasformazione, detta
decadimento beta, di un neutrone del nucleo in un protone); la
radioattività beta è la radioattività associata all'emissione di
elettroni da parte di nuclei atomici.
BETATOPICO (NUCLEO)
In
fisica nucleare, sono detti betatopici due nuclei che abbiano uguale
numero di massa e differiscano di una unità nei numeri atomici, cosicché
l'uno possa pensarsi derivato dall'altro in conseguenza dell'emissione
di una particella beta.
BETATRONE
Macchina atta ad
accelerare elettroni sino a far loro raggiungere velocità paragonabili a
quella delle particelle beta naturalmente emesse dalle sostanze
radioattive; è principalmente usata per ricerche sui raggi X e gamma e
sulle loro applicazioni in fisica nucleare, medicina, biologia,
metallurgia.
BEVATRONE
In fisica nucleare,
protosincrotrone, cioè sincrotrone per protoni, capace di fornire
protoni con energia dell'ordine di alcuni GeV.
BINEUTRONE
Particella
elementare neutra e con numero di massa circa 2, di qui il nome, di cui
è stata ipotizzata l'esistenza per spiegare determinati fenomeni
nucleari.
BOOTSTRAP
In fisica delle particelle
elementari, modello per il quale ogni particella è costituita da una
sovrapposizione di tutte le altre.
BOSONE
Classe di
particelle di spin intero che obbediscono alla statistica di Bose -
Einstein e per le quali non vale il principio di esclusione di Pauli.
Sono dette bosoni intermedî le particelle W± e Z° che propagano le
interazioni deboli tra i quark e i leptoni.
Il bosone di Higgs è
una particella scalare (ossia di spin nullo) elementare, non ancora
osservata ma essenziale nel modello standard delle particelle
elementari, dove rappresenta il fattore di conferimento della massa.
BRADIONE
In
teoria della relatività, denominazione generica delle particelle
(elettroni, neutrini, ecc), che si muovono a velocità inferiore a quella
della luce.
C
CAMPO
Con significato
generico il campo è la regione di spazio dove è definita una grandezza
fisica; nella fisica moderna, è la grandezza funzione del punto (per
esempio, la temperatura in un fluido, la forza agente su una carica o su
una massa puntiforme), descritta da una variabile scalare, spinoriale,
vettoriale o tensoriale definita in funzione delle coordinate in una
certa regione dello spazio. Si parla, a seconda dei casi, di campo
scalare, campo spinoriale, campo vettoriale, campo tensoriale; in
particolare, di campo di forza, per esempio il campo elettrico (campo
vettoriale il cui vettore è la forza agente per unità di carica), il
campo gravitazionale, il campo magnetico. In generale si possono avere
campi stazionari, o statici, cioè costanti nel tempo, oppure variabili ,
cioè dipendenti dal tempo. I campi vettoriali possono essere
irrotazionali, se è identicamente nulla la circuitazione del campo,
ovvero, per un campo di forza, se si annulla il lavoro della forza lungo
un cammino chiuso (campo conservativo); o solenoidali, quelli le cui
linee di flusso sono chiuse, ovvero che non hanno sorgenti. La teoria
dei campi è lo studio delle proprietà generali delle grandezze
descrivibili come campi.
CAOS
In matematica e in
fisica, pur mantenendo un collegamento metaforico con il suo significato
ordinario, il termine ha assunto un'importanza crescente, specialmente
nello studio dei sistemi complessi: si dice che un sistema tende al caos
quando le sue leggi di evoluzione comportano, dopo un certo
caratteristico intervallo di tempo, comportamenti del tutto
imprevedibili e irregolari, mancando qualsiasi forma di correlazione tra
stati successivi. In particolare, si parla di caos deterministico per
indicare una proprietà di sistemi retti da leggi di evoluzione
perfettamente deterministiche, tali però che una minima differenza nelle
condizioni iniziali produce evoluzioni enormemente diverse; dato che le
condizioni iniziali, nei sistemi reali, sono sempre affette da una
seppur minima incertezza, lo stato dei suddetti sistemi finisce per
essere assolutamente imprevedibile dopo un certo intervallo di tempo,
dando luogo al cosiddetto effetto farfalla. A differenza del caos
deterministico, il caos stocastico riguarda comportamenti irregolari e
imprevedibili, derivanti non dalla dinamica intrinseca del sistema
stesso, ma da agenti perturbatori esterni che agiscono in maniera del
tutto casuale e non correlata.
CARICA
La carica
elettrica, anche quantità di elettricità o, più raramente, massa
elettrica, è grandezza fisica caratteristica dei corpi elettrizzati: sua
unità di misura è il coulomb (C). Carica positiva, carica negativa sono
espressioni con le quali si designano le due specie di carica, dette in
passato, rispettivamente, vetrosa e resinosa (in quanto
caratteristiche, la prima, del vetro elettrizzato, la seconda
dell'ambra) e ipotizzate per spiegare il comportamento dei corpi
elettrizzati: essi infatti si attraggono o si respingono a seconda che
posseggano cariche di specie diversa oppure della stessa specie. La
carica elementare, o quanto di elettricità, è la carica elettrica
(negativa) di un elettrone, che è uguale in valore assoluto alla carica
(positiva) di un protone, ma è di segno opposto; la carica puntiforme è
la carica posseduta da un corpo le cui dimensioni lineari siano molto
piccole rispetto alle distanze tra esso e gli altri corpi; invece la
carica indotta è la carica elettrica che si manifesta sulla superficie
di un conduttore esposto all'azione di un campo elettrico; infine la
carica magnetica è sinonimo poco usato di massa magnetica o polo
magnetico. In fisica delle particelle, carica blu, rossa, gialla di un
quark sono sinonimi di colore.
CASCATA (PROCESSO A)
In
fisica il termine qualifica fenomeni o processi in cui si verificano
eventi in successione; in particolare, il processo di moltiplicazione
cui dà luogo una particella (protone, elettrone, fotone) primaria, di
sufficiente energia: protoni, fotoni in cascata, o anche cascata di
fotoni, ecc; in condizioni adatte l'energia può essere ceduta, in
successivi processi elementari, a un certo numero di particelle
(secondarie), che a loro volta con analoghi processi cedono la propria
energia ad altre particelle (terziarie) e così di seguito.
CATODICO (RAGGIO)
I
raggi catodici sono una forma particolare di radiazione, composta da
cariche elettriche elementari negative (elettroni), che si propaga
rettilineamente all'interno di un tubo a vuoto nella direzione che va
dal catodo all'anodo, quando tra questi esiste una sufficiente
differenza di potenziale e la pressione del gas all'interno del tubo è
abbastanza bassa; il tubo a raggi catodici, o semplicemente tubo
catodico, è un'ampolla di vetro di forma allungata, contenente in genere
un gas inerte, nel quale i raggi catodici emessi da un catodo vengono
accelerati da un anodo e colpiscono uno schermo trattato con una
sostanza fluorescente determinandovi una macchia luminosa: il tubo
catodico, perfezionato con l'aggiunta di dispositivi per la
focalizzazione e la deflessione dei raggi mediante campi elettrici o
magnetici esterni, è parte costitutiva di svariati strumenti e
apparecchi, per esempio dell'oscillografo a raggi catodici e del
televisore.
CATTURA
Processo in virtù del quale una
molecola, un atomo, un nucleo si associano una particella; i processi di
cattura hanno particolare importanza nella fisica nucleare e danno
luogo a una categoria di reazioni nucleari appunto dette reazioni di
cattura.
CHARM
In fisica delle particelle, denominazione di uno dei sapori di quark e del relativo numero quantico, di simbolo c.
CHARMONIO
In
fisica delle particelle, famiglia di mesoni costituiti da un quark c e
da un anti-quark c; spettro del charmonio è l'insieme dei valori delle
masse dei costituenti del charmonio.
CHIRALITA'
La
proprietà delle strutture chirali di non essere sovrapponibili alla
propria immagine speculare. In fisica delle particelle, per tale
proprietà, posseduta dalle particelle di spin 1/2 si parla di chiralità
positiva oppure negativa a seconda che lo spin sia parallelo oppure
antiparallelo al momento.
CICLOTRONE
In fisica
nucleare, acceleratore di particelle cariche pesanti (protoni,
particelle alfa, ecc.) in cui un campo elettrico alternato, di frequenza
opportuna, imprime accelerazioni ripetute alle particelle che si
muovono su una spirale di raggio crescente; può produrre fasci di
particelle con energia fino a qualche centinaio di MeV. Ciclotrone a
modulazione di frequenza è sinonimo di sincrociclotrone. La frequenza di
ciclotrone è la frequenza del moto circolare uniforme che una
particella carica assume in un campo magnetico trasversale uniforme nel
quale essa venga lanciata.
COLLASSO
In astrofisica
il collasso gravitazionale di una stella o, genericamente, di un sistema
materiale in equilibrio radiativo, è la situazione in cui le azioni
attrattive gravitazionali interne non sono più equilibrate dalla
pressione di radiazione a causa di una minore efficienza dei processi di
irraggiamento (per le stelle, reazioni termonucleari) e si ha una
rapida contrazione delle dimensioni, sino al passaggio della materia nel
cosiddetto stato degenere, nel quale, venendo meno le normali strutture
atomiche, si ha un enorme addensamento delle particelle subatomiche, e,
quindi, uno straordinario aumento della densità, accompagnato, nel caso
di una stella giunta alla fase finale della sua evoluzione, dalla
emissione di un'enorme quantità di energia sotto forma di radiazioni
gravitazionali ed elettromagnetiche o di parte del materiale che
costituisce la stella: risultato finale di tale processo potrebbe essere
la formazione, a seconda del valore della massa residua della stella,
di un buco nero o di una stella di neutroni.
In meccanica
quantistica il collasso della funzione d'onda è il passaggio di un
sistema microscopico da uno stato in cui una grandezza fisica del
sistema può assumere valori diversi secondo una distribuzione di
probabilità a uno stato in cui tale grandezza assume un valore definito:
passaggio provocato da un qualunque processo di misura della grandezza
in questione, che necessariamente interferisce col sistema che si vuole
osservare.
COLORE
In fisica delle particelle è detto
colore, o carica di colore (colore blu, rosso, giallo, carica blu,
rossa, gialla), un ipotetico numero quantico associato ai quark che ne
caratterizza le reciproche interazioni e altre proprietà specifiche: per
esempio, la possibilità che due quark, identici per quanto riguarda gli
altri numeri quantici, e che quindi per il principio di esclusione di
Pauli non potrebbero trovarsi nello stesso stato, si accoppino per
formare un'altra particella.
COMPLEMENTARITA'
Nella
meccanica quantistica, il principio di complementarità è quello secondo
il quale i fotoni e i quanti in genere, nonché le particelle elementari,
danno luogo a fenomeni di duplice aspetto, corpuscolare e ondulatorio,
con contraddizione solo apparente, dal momento che i due aspetti non si
manifestano mai simultaneamente, ma appaiono piuttosto come
complementari l'uno all'altro.
CONFINAMENTO
In
fisica dei plasmi s'intende l'applicazione di opportuni campi magnetici
esterni che mantengono le particelle cariche veloci costituenti un
plasma ad alte temperature dentro una limitata zona di spazio, riducendo
la spontanea diffusione delle particelle verso le pareti del
contenitore, dove la ricombinazione tra elettroni e ioni risulta
rapidissima; tale tecnica è nota come confinamento magnetico per
distinguerla da un'altra tecnica che per lo stesso scopo, volto a
ottenere reazioni di fusione nucleare, utilizza processi di implosione
(confinamento inerziale). In fisica delle particelle, il confinamento
dei quark descrive il fatto che i quark non possono trovarsi che
nell'interno di un adrone, per cui è impossibile isolare un quark
separandolo dagli altri che costituiscono un adrone, in quanto la forza
attrattiva tra i quark è tanto maggiore quanto maggiore è la loro
distanza. In fisica nucleare, il confinamento chimico è una tecnica per
ottenere l'innesco di reazioni nucleari di fusione a temperatura
ordinaria (cosiddetta fusione nucleare fredda), basata sulla proprietà
di alcuni metalli di assorbire gli isotopi dell'idrogeno.
CONIUGAZIONE (DI CARICA)
In
fisica delle particelle elementari, la coniugazione di carica è
un'operazione che trasforma una particella nella corrispondente
antiparticella.
CONSERVATIVO (CAMPO)
In fisica, un
campo conservativo è un campo vettoriale che deriva da un potenziale
monodromo; la denominazione deriva dal fatto che l'energia totale di un
corpo soggetto alle sole azioni del campo, e in moto nel campo stesso,
si conserva, durante il moto, invariata. La forza conservativa è quella
di un campo di forza conservativo, quale, tipicamente, una forza
centrale dipendente dalla sola distanza, e quindi una forza
gravitazionale, elastica, tra cariche elettriche puntiformi.
CONSERVAZIONE
Con
riferimento a una grandezza, a una proprietà fisica e simili, è il
mantenersi invariato nel corso di determinate azioni, trasformazioni,
reazioni: conservazione della massa, dell'energia, conservazione della
carica elettrica, conservazione della quantità di moto.
CONTINUO (SPAZIO - TEMPORALE)
Il
continuo spazio-temporale, nelle teorie relativiste, è lo spazio a
quattro dimensioni (o cronotopo), di cui la quarta è il tempo.
CORRISPONDENZA (PRINCIPIO DI)
In
fisica il principio di corrispondenza è quello che asserisce che le
leggi della meccanica quantistica assumono la stessa forma delle leggi
della fisica classica quando entrano in gioco transizioni tra stati
caratterizzati da numeri quantici aventi valori molto elevati e poco
diversi tra loro.
CREAZIONE (DI COPPIE)
Formazione
di particelle dovuta a trasformazione di energia in materia; la
creazione di coppie è il processo per cui un fotone di elevata energia,
attraversando la materia, si annichila originando una coppia
elettrone-positrone.
CROMODINAMICA QUANTISTICA (QCD)
In
fisica delle particelle, la cromodinamica quantistica è la teoria
dell'interazione e dell'accoppiamento tra quark nella quale interviene
in modo determinante l'ipotesi di esistenza del colore, cioè del numero
quantico che caratterizzerebbe proprietà specifiche dei quark.
CRONOTOPO
Spazio
a quattro dimensioni (le tre coordinate spaziali più il tempo) che si
immagina nella teoria della relatività con l'intento di mettere in luce
il legame tra le misure spaziali e temporali.
CURIE
Unità
di misura della radioattività (simbolo Ci), definita come la quantità
di un qualsiasi nuclide radioattivo che presenta un numero fisso, molto
elevato (3.7 ∙ 1010), di disintegrazioni al secondo, corrispondente
all'incirca alla radioattività di 1 g di radio. Nell'uso pratico, più
che il curie sono adoperati i sottomultipli microcurie e picocurie.
E
ECCITONE
In fisica, denominazione di una coppia elettrone-lacuna in uno stato eccitato di un cristallo elettricamente neutro.
EFFETTO COMPTON
Fenomeno
consistente nel fatto che, se una lamina di materiale contenente
elementi a basso peso atomico viene investita da un fascetto di raggi X,
parte dei raggi diffusi ha una lunghezza d'onda maggiore di quelli
incidenti, mentre si ha simultaneamente emissione di elettroni.
EFFETTO DOPPLER (ASTROFISICA)
Nella
propagazione per onde, fenomeno, scoperto per le onde sonore, ma che si
verifica anche per le onde elettromagnetiche (radioonde, luce, ecc),
che consiste nell'apparente variazione di frequenza delle onde emesse da
una sorgente in moto relativo rispetto a un osservatore: se la distanza
tra sorgente e osservatore diminuisce, quest'ultimo attraversa un
maggior numero di superfici d'onda, le quali gli appaiono più addensate,
con conseguente impressione di una maggiore frequenza della sorgente
(l'inverso accade se l'osservatore e la sorgente si allontanano tra
loro); tale effetto è rappresentato, nel caso delle onde luminose, dal
fatto che nello spettro di galassie distanti dalla nostra è rilevabile
uno spostamento verso il rosso, cioè verso frequenze più basse, il che è
considerato una prova che le galassie si allontanano tra loro, e che
l'universo è in espansione.
ELETTRODEBOLE (TEORIA)
In
fisica, inerente alla teoria unificata delle interazioni
elettromagnetiche e deboli: forza elettrodebole, interazioni
elettrodeboli.
ELETTRODINAMICA
Parte
dell'elettrologia che ha per oggetto lo studio delle mutue azioni tra
circuiti percorsi da corrente (azioni elettrodinamiche) e, più in
generale, delle interazioni tra cariche in moto e campi
elettromagnetici. Con riferimento a quest'ultima accezione, è detta
elettrodinamica classica quella in cui non s'introduce la quantizzazione
del campo elettromagnetico: in particolare, elettrodinamica
relativistica classica, quando le cariche si muovono con velocità
prossima a quella della luce ed elettrodinamica quantistica quella in
cui le cariche e i campi elettromagnetici sono trattati su basi
quantistiche.
ELETTRONE
In fisica, particella
elementare leggera, portatrice di una carica elettrica negativa,
costituente la carica elementare, o quanto di elettricità, e di cui
tutte le cariche elettriche osservate sono multipli interi (a parte il
segno); viene detto anche elettrone negativo quando vi sia possibilità
di equivoco con la sua antiparticella, l'elettrone positivo o positrone.
Gli elettroni appartengono alla famiglia dei leptoni e possiedono una
carica di 1.602∙10-19 coulomb e una massa di 9.1083∙10-31
kg, pari a circa 1/1840 della massa dell'atomo di idrogeno; sono dotati
di spin semintero e, distribuiti in orbite attorno a un nucleo carico
di elettricità positiva, formano con esso l'atomo. Con elettrone di
conduzione si denomina l'elettrone al cui moto, in seno a un mezzo
materiale, è dovuta la conducibilità termica ed elettrica del mezzo
stesso; è detto anche libero, in quanto ha la possibilità di passare in
continuazione da un atomo all'altro, in contrapposizione all'elettrone
legato, che è invece fortemente vincolato al nucleo dell'atomo. Gli
elettroni ottici sono gli elettroni delle orbite esterne di un atomo in
quanto capaci di dar luogo a emissione di energia nel campo visibile.
Infine gli elettroni di valenza sono quelli dello strato più esterno
dell'atomo, responsabili dei vari tipi di combinazione chimica.
ELETTRON-VOLT
Unità
di misura dell'energia (detta anche voltelettrone), largamente usata in
fisica atomica, nucleare e subnucleare, e indicata con il simbolo eV;
equivale a 1.6∙10-19 joule, pari al lavoro fatto dalle forze
di un campo elettrostatico quando un elettrone si sposta da un punto a
un altro tra i quali esista una differenza di potenziale di un volt.
ELETTROSINCROTRONE
Sincrotrone specificamente destinato ad accelerare elettroni mediante un campo elettrico applicato di frequenza fissa.
ELICITA'
Nella fisica delle particelle, la proiezione dello spin di una particella lungo la direzione del suo impulso.
ENTROPIA
In
termodinamica, funzione di stato di un sistema la cui variazione nel
passaggio del sistema da uno stato a un altro può essere calcolata,
considerando una trasformazione ideale reversibile tra i due stati, come
somma dei rapporti tra le quantità di calore scambiate con l'ambiente
in ogni tratto della trasformazione e le temperature assolute alle quali
avvengono gli scambi (in generale, considerando tratti infinitesimi, e
quindi quantità di calore infinitesime, la somma è espressa sotto forma
di integrale): l'entropia si misura quindi in calorie o in joule per
grado Kelvin. Nelle trasformazioni reali, irreversibili, di un sistema
isolato, in base al secondo principio della termodinamica, la variazione
dell'entropia è sempre positiva, e l'entropia tende quindi a un
massimo, al quale corrisponde la cessazione di ogni ulteriore evoluzione
spontanea del sistema (principio che, applicato all'intero universo, ha
dato luogo all'ipotesi di una sua morte termica): l'entropia può
considerarsi come un indicatore temporale (freccia del tempo) poiché
assegna un verso alla successione degli stati del sistema. In meccanica
statistica, l'entropia è funzione crescente della probabilità dello
stato macroscopico di un sistema, e precisamente risulta proporzionale
al logaritmo del numero delle configurazioni microscopiche possibili per
quello stato macroscopico: la tendenza all'aumento dell'entropia di un
sistema isolato corrisponde dunque al fatto che il sistema evolve verso
gli stati macroscopici più probabili; essendo in generale la probabilità
di uno stato inversamente proporzionale al suo grado di organizzazione e
di ordine, l'entropia è anche considerata una misura del disordine e
dell'indifferenziazione di un sistema, e come tale viene assunta anche
al di fuori del campo strettamente fisico.
Nella teoria
dell'informazione, quantità media d'informazione contenuta in un insieme
statistico di messaggi, che formalmente è l'opposto dell'entropia
termodinamica.
ESOTICO (ATOMO)
In fisica nucleare,
il termine è usato con il significato traslato di singolare, irregolare:
per esempio, atomo esotico (o strano), atomo in cui uno degli elettroni
dell'orbita più esterna sia stato artificialmente sostituito da una
opportuna particella di carica negativa e di massa maggiore di quella
elettronica; ciò permette di realizzare orbite elettroniche più prossime
al nucleo e di ottenere informazioni sulla struttura di quest'ultimo e
sulla natura delle forze nucleari.
ESPANSIONE (DELL'UNIVERSO)
In
astronomia, l'espansione dell'Universo è la teoria che, formulata nel
1923, ha trovato negli ultimi decenni importanti conferme, fondata sulla
constatazione che le righe dello spettro della luce emessa dalle altre
galassie presenta uno spostamento verso il rosso proporzionale alla
distanza delle galassie stesse, indizio del fatto che esse si
allontanano dalla nostra e fra loro.
F
FARFALLA (EFFETTO)
In
fisica e nella teoria dei sistemi complessi, l'effetto farfalla è la
denominazione metaforica corrente della proprietà, presentata dai
sistemi soggetti a caos deterministico, di rispondere in modo abnorme e
imprevedibile a una piccola alterazione delle condizioni iniziali: la
locuzione deriva dall'asserzione che il battito d'ali di una farfalla in
India può essere la causa di un uragano nel Mar dei Caraibi, asserzione
con la quale si esprime in forma paradossale il carattere caotico del
sistema atmosferico e la conseguente impossibilità di principio di
effettuare previsioni meteorologiche attendibili oltre una certa data.
FASCIA (DI VAN ALLEN)
Nella
fisica dello spazio le fasce di radiazione o di Van Allen, dal nome del
fisico americano J. A. Van Allen che le ha scoperte, sono due regioni
di forma toroidale che hanno per asse comune quello magnetico terrestre e
la cui distanza media dalla superficie terrestre è rispettivamente di
circa 3000 km per la prima e di 18.000 km per la seconda; sono
caratterizzate da una elevata densità di particelle cariche ad alta
energia, le cui radiazioni risultano nocive per l'organismo umano.
FERMIONE
Termine
con cui, in fisica, si indicano le particelle elementari di spin
semintero che obbediscono alle leggi della statistica di Fermi:
elettroni, neutroni, protoni, ecc.
FERROMAGNETISMO
Caratteristica
del ferro e delle altre sostanze (nichel, cobalto e molte loro leghe)
che, al di sotto di una determinata temperatura (temperatura di Curie),
presentano una grande capacità di magnetizzarsi, con una magnetizzazione
che cresce al crescere del campo magnetizzante, peraltro raggiungendo
un valore massimo (di saturazione), di cui conservano la maggior parte
se si rimuove il campo magnetizzante, restando così stabilmente
magnetizzate (fenomeni dell'isteresi magnetica e della magnetizzazione
residua, caratteristici di esse); tali materiali sono quindi adatti per
costruire sia potenti elettromagneti sia magneti permanenti, dando
pertanto luogo a molte importanti applicazioni (soprattutto macchine
elettriche generatrici, motrici e trasformatrici).
FERTILE (ISOTOPO)
In
fisica nucleare, isotopi di certi elementi chimici (torio, uranio) non
adatti a essere utilizzati direttamente come combustibile nucleare ma
che si trasformano in materiale fissile, cioè combustibile, per
assorbimento di neutroni.
FERTILITA'
In fisica
nucleare, il numero di neutroni che si liberano in media per ogni
neutrone termico assorbito da un combustibile nucleare.
FERTILIZZAZIONE
In fisica nucleare, processo di conversione di materiale fertile in materiale fissile.
FISSILE (NUCLIDE)
In
fisica nucleare, detto di nuclide suscettibile di scindersi per
fissione; con significato più specifico, di materiale contenente nuclei
che subiscono la fissione per azione di neutroni di qualunque energia.
FISSILITA'
In fisica nucleare, proprietà dei nuclidi, appunto detti fissili, suscettibili di subire una reazione di fissione.
FISSIONE
Reazione
nucleare consistente nella divisione di un nucleo pesante in due nuclei
di elementi più leggeri, o più raramente in tre (fissione ternaria), le
cui masse sono dello stesso ordine di grandezza, generalmente
accompagnata dall'emissione di neutroni, di raggi gamma o, raramente, di
piccoli frammenti nucleari carichi (frammenti di fissione); a seconda
del tipo di neutrone (rispettivamente neutrone termico e neutrone
veloce) scagliato contro il nucleo per dare inizio alla reazione, può
distinguersi in fissione termica e fissione veloce (quest'ultima
interessa nuclei molto pesanti); la fissione si dice poi a catena quando
le particelle prodotte sono in grado di dare origine a nuovi processi
di fissione. La fissione spontanea, quella che può prodursi in taluni
nuclei pesanti senza apporto di energia dall'esterno.
FLAVOUR
Nella
fisica delle particelle, termine corrispondente a quello italiano
sapore, con cui si indica uno dei numeri quantici che distinguono i
quark.
FONONE
Quanto di energia associato a un'onda
elastica in analogia col fotone, che è il quanto di energia associato a
un'onda elettromagnetica.
FOTINO
In fisica delle particelle elementari, ipotetica particella che rappresenta il partner supersimmetrico del fotone.
FOTOELETTRONE
Elettrone
emesso dalla superficie di un corpo per effetto fotoelettronico
esterno, o liberatosi in seno a una sostanza per effetto fotoelettronico
interno.
FOTOFISSIONE
Processo di fissione nucleare provocato da fotoni di grande energia (raggi gamma).
FOTOIONIZZAZIONE
Fenomeno
in virtù del quale fotoni di sufficiente energia, interagendo con gli
atomi di un mezzo materiale, estraggono dalla loro orbita elettroni
periferici, dando quindi luogo alla creazione di elettroni liberi
(fotoelettroni) e di ioni positivi (fotoioni).
FOTOMAGNETICO (EFFETTO)
L'effetto
fotomagnetico è un'anomalia magnetica dei protoni e dei neutroni
prodotti da deutoni disintegrati a opera di raggi gamma.
FOTONE
Quanto
di energia elettromagnetica (detto anche quanto di radiazione); più
precisamente, la particella, priva di massa, di carica elettrica nulla e
spin 1, di cui è costituita la radiazione elettromagnetica, e che, in
elettrodinamica quantistica, è il mediatore delle interazioni
elettromagnetiche tra particelle cariche.
FOTONEUTRONE
Neutrone prodotto in una reazione fotonucleare (per esempio nella fotodisintegrazione dei deutoni).
FOTOPROTONE
Protone prodotto in una reazione fotonucleare (per esempio, nella fotodisintegrazione di deutoni).
FRECCIA (DEL TEMPO)
Freccia
del tempo è una nozione introdotta per significare che, in relazione
all'irreversibilità di molti fenomeni fisici, che procedono
spontaneamente nel verso nel quale cresce l'entropia dei sistemi da essi
interessati, v'è anche da considerare un'anisotropia del tempo,
segnalata appunto dalla detta freccia orientata nel verso dell'entropia
crescente.
FUSIONE
Reazione nucleare nel corso della
quale nuclei leggeri si uniscono, ridistribuendo i propri nucleoni tra i
prodotti della reazione stessa, uno dei quali è comunemente più pesante
dei nuclei di partenza, a condizione che essi abbiano energia cinetica
(energia di fusione) superiore alle forze elettrostatiche di repulsione
che si manifestano tra di loro; per ottenere tale condizione è
necessario portare le particelle interagenti a temperature molto
elevate, donde il nome di reazione termonucleare correntemente dato alla
reazione di fusione. Accanto a questa fusione «calda» si considera
anche la possibilità di ottenere una fusione fredda, cioè a temperatura
ambiente, ricorrendo a processi di confinamento per via chimica di atomi
di idrogeno in determinate sostanze (per esempio, palladio) oppure
ricorrendo a processi di catalisi.
G
GAMMA (RAGGIO, EFFETTO)
L'effetto
gamma è l'emissione secondaria di elettroni da parte di un metallo
investito da ioni positivi (per esempio, da parte del catodo di un tubo a
scarica); i raggi gamma sono radiazione elettromagnetica ad altissima
frequenza emessa da nuclei radioattivi, derivante da transizioni fra due
livelli energetici nucleari (per estensione, con la stessa espressione
sono indicati anche i fotoni di alta energia).
GAP (ENERGETICO)
Con
accezione specifica, in fisica dello stato solido, gap di energia (o
energetico) è l'insieme dei livelli energetici (formanti una banda)
interdetti ai costituenti fisici di un sistema (elettroni, ecc) e
compresi tra due bande di livelli consentiti.
GAUGE
Termine
con cui viene indicata una particolare scelta o convenzione in base
alla quale determinati enti acquistano certe proprietà. In
elettrodinamica, la scelta riguarda le componenti del potenziale vettore
in relazione ai campi elettrico e magnetico, che altrimenti sarebbero
indeterminate. In fisica delle particelle elementari, si chiamano teorie
di gauge, per analogia con l'elettrodinamica, teorie che risultano
invarianti per trasformazioni di gauge dei potenziali elettrodinamici;
esse sono basate su una simmetria locale detta simmetria di gauge, nella
quale compaiono campi vettoriali detti campi di gauge. L'importanza di
tali teorie deriva dal fatto che si pensa che tutte le interazioni
esistenti in natura siano esprimibili come teorie di gauge, nelle quali i
campi di gauge rappresentano i campi di forza nelle interazioni.
GEIGER (CONTATORE)
Denominazione
abbreviata, nell'uso corrente, del contatore di Geiger, rivelatore di
particelle ionizzanti inventato e messo a punto dal fisico tedesco H.
Geiger.
GHOST
Campo o particella fittizia che viene
introdotta per motivi formali (per esempio, nella quantizzazione di
certe teorie di gauge).
GIROMAGNETICO (RAPPORTO)
Detto
di fenomeni in cui fatti magnetici sono legati a moti di rotazione, o
di rivoluzione, e anche di grandezze connesse con tali moti: rapporto
giromagnetico, di una particella animata da un moto di rivoluzione o di
rotazione, rappresenta il rapporto tra il momento angolare e il momento
magnetico.
GLUINO
In fisica delle particelle, ipotetica particella che rappresenta il partner supersimmetrico del gluone.
GLUONE
In
fisica delle particelle, particella priva di massa appartenente alla
classe dei bosoni e dotata di spin unitario, che rappresenta, nella
teoria della cromodinamica quantistica, il quanto che propaga le
interazioni forti tra quark.
GOCCIA (MODELLO A)
In
fisica nucleare, modello a goccia, modello del nucleo atomico secondo il
quale quest'ultimo è assimilato a una goccia liquida, carica
positivamente.
GRAVITAZIONALE (ONDA)
Onda
gravitazionale, campo che, propagandosi nel vuoto a velocità pari a
quella della luce, induce nei corpi materiali che investe una
distribuzione di sforzi di tipo tensoriale la cui direzione giace nel
piano ortogonale alla direzione di propagazione (tale fenomeno è
previsto dalla teoria della relatività generale e non ha ancora ricevuto
definitiva conferma sperimentale).
GRAVITINO
In fisica teorica, particella elementare che rappresenta il partner supersimmetrico del gravitone.
GRAVITOMAGNETICO (EFFETTO)
Effetto
gravitomagnetico, fenomeno, analogo al magnetismo generato da una
carica elettrica in moto, previsto dalla relatività generale nel caso di
una massa in movimento; si sta cercando di rivelarlo sperimentalmente.
GRAVITONE
Quanto di energia gravitazionale (così detto per analogia col fotone, che rappresenta il quanto di luce).
GUSCIO (ELETTRONICO)
Il
guscio elettronico è l'insieme degli elettroni di un atomo che hanno lo
stesso numero quantico principale, cioè lo stesso livello energetico,
le cui orbite costituiscono una struttura stratiforme intorno al nucleo
atomico.
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