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.

This particular diagram shows a neutron (with electric charge 0), which through the process where a down quark is transformed into an up quark through the mediation of a W boson, ends up as a proton (with charge +1). In this case the W- decays into an electron (charge -1) and a neutrino (charge 0). This process is called Beta decay. As you can see, the electric charge is conserved in this process, as it has to be, since charge is conserved in any process in Nature.

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

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