Radioattività e sintesi dei nuclei

É noto che le proprietà chimiche degli elementi dipendono dal numero di elettroni che ruotano attorno al nucleo dell’atomo. Il nucleo stesso è composto da un certo numero di neutroni e da un numero di protoni identico a quello degli elettroni, in quanto in condizioni normali gli atomi sono neutri (non hanno carica elettrica netta).

Il numero dei neutroni invece non è fissato in generale ed accade che un dato elemento chimico possa corrispondere a nuclei con differenti neutroni, che vengon detti isotopi. Per esempio l’elemento chimico più semplice, l’idrogeno, ha 3 isotopi comuni: quello noto a tutti, propriamente detto idrogeno, nel cui nucleo non sono presenti neutroni; il deuterio, che ha un neutrone (nell’acqua c’è un atomo di deuterio ogni 5000 atomi di idrogeno); ed infine il trizio, il cui nucleo include 2 neutroni. Sebbene questi elementi abbiano tutti le stesse proprietà chimiche, essi hanno pesi molto diversi, in quanto un neutrone e un protone pesano circa 2000 volte un elettrone, mentre la loro differenza di massa è solo qualche volta più grande della massa dell’elettrone. Naturalmente, questi elementi hanno anche diverse interazioni e proprietà nucleari (cioè, relative al nucleo dell’atomo). ......                                

La questione della stabilità del protone

Appena dopo l’osservazione della radioattività e delle prime particelle elementari, sorse una questione solo apparentemente ingenua: perchè il protone è stabile? Si potrebbe a prima vista pensare che non sia possibile concepire un protone instabile, ma questo non è vero: basta immaginare che un protone si trasformi in un anti-elettrone (positrone) e ad esempio un quanto di luce (fotone) .....                                                        

La questione dell'origine della materia

Poiché sappiamo che esistono sia le particelle che le antiparticelle, sorge la domanda: perchè il nostro mondo è fatto di materia anzichè di antimateria? Gli astronomi non sono stati capaci di identificare alcun oggetto distante (stella o galassia) fatta di antimateria: insomma, sembra che il nostro universo sia fatto solo della stessa materia che vediamo intorno a noi. Inoltre, assumendo la correttezza del modello standard e della teoria dell’universo caldo (meglio nota come big-bang), si nota che il numero barionico dell’universo è molto più grande di quello che ci aspetteremmo se partissimo da condizioni iniziali simmetriche tra materia ed antimateria. A. Sakharov ha proposto negli anni '60 ...                                                                                                     

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