I FERMIONI
Un fermione è qualunque particella il cui
momento angolare intrinseco (spin) ha un valore
multiplo dispari di 1/2 (1/2, 3/2,...), misurato
in unità h (h-tagliato). Come conseguenza
del loro momento angolare, tutti i fermioni obbediscono
al principio di esclusione di Pauli.
Le particelle materiali fondamentali (quark e leptoni),
come anche la maggior parte delle particelle composte
(come protoni e neutroni) sono fermioni. Perciò,
secondo il principio di esclusione di Pauli, queste
particelle non possono coesistere nello stesso luogo.
E questa, per la materia in condizioni ordinarie,
è una proprietà importantissima!
Considerando la struttura degli
atomi è possibile porsi una domanda: noi sappiamo
che le particelle che compongono il nucleo risentono dell'interazione
forte; sappiamo inoltre che gli elettroni girano intorno
al nucleo come la luna intorno alla terra, ma perchè
l'elettrone non risente della forza nucleare forte molto
più intensa di quella elettronica quando nel suo
moto si trova molto vicino al nucleo? A questa domanda
Fermi, in collaborazione con il fisico Dirac, tentò
di dare risposta introducendo il concetto di fermione.
La classe dei fermioni comprende i leptoni, che hanno
massa inferiore a quella del protone, e i barioni, con
massa eguale o superiore al protone.
Le particelle stabili sono il fotone, la particella della
luce e "quanto" di energia, e i leptoni, che
sono le particelle elementari più leggere, ad eccezione
del muone. I leptoni comprendono l'elettrone, il muone
(quasi stabile) che ha massa e carica elettrica eguale
all'elettrone, positiva o negativa, e il neutrino, la
cui massa è praticamente zero e viene emesso nella
radioazione beta assieme a un positrone, la particella
m, la particella t e le relative antiparticelle.
Seguono i barioni che comprendono il protone (stabile),
il neutrone (semistabile), che ha una vita media di 1,01·10³s.,
i peroni, più risonanze a rapido decadimento.
I peroni sono particelle con massa da 2100 a 2600 volte
superiore a quella degli elettroni, e quando decadono
danno luogo a protoni, neutroni e mesoni. Fermi affermava,
e le sue dichiarazioni sono ritenute valide tutt'oggi,
che in realtà solo alcune particelle risentono
della forza nucleare forte, così come solo le particelle
elettricamente cariche risentono dell'interazione elettromagnetica.
Possiamo dunque fare una distinzione tra particelle che
risentono delle interazioni forti e quelle che non ne
risentono: i primi vengono chiamati adroni i secondi sono
i leptoni.
