^^Cronologia fisica atomica, nucleare, e delle particelle.

http://www.ct.infn.it/~rivel/divulgazione/divulgazione.html

 

Fisici, storia.

A I primi tentativi di comprensione della struttura atomica

E elettromagnetismo; M meccanica

A 400 a.C. Idea di atomo. Democrito discute l'idea che ogni cosa sia fatta da entità indivisibili, chiamate atomi
M 1763 James Watt,  motore a vapore a condensatore.
E 1800 Invenzione della pila. Alessandro Volta
A 1803 Legge delle proporzioni definite. Dalton
A 1808 Proust dimostra sperimentalmente la legge di Dalton
A 1815 Proust ipotizza che i pesi atomici degli elementi siano multipli interi di quello dell'idrogeno
E 1821 Esperienza di Oersted: corrente agisce su magnete.
A 1831 Induzione elettromagnetica. Faraday.
A 1832 Leggi di Faraday sull'elettrolisi
A 1859_61 Kirchoff e Bunsen misurano le lunghezze d'onda delle linee spettrali, stabilendo che gli spettri sono caratteristici di ciascun elemento
E 1861-65 Maxwell descrive le relazioni tra campi elettrici e magnetici
A 1867 Atomo vortice. Kelvin
  1867 Raggi catodici. Crookes
  1869 Sistema Periodico degli Elementi. Mendeleev classifica gli elementi chimici conosciuti nel
  1875 Maxwell nota che gli atomi possono avere una struttura diversa da quella di un corpo rigido, cioè possedere moti interni
  1878 Lorentz discute la struttura della materia, come composta da molecole, a loro volta composte di atomi, caratterizzati dalle loro proprietà ottiche
  1881 Helmholtz stabilisce che le leggi dell'elettrolisi implicano l'esistenza di unità elementari finite per descrivere la corrente elettrica
  1881-84 Hertz dimostra l'esistenza delle onde elettromagnetiche, verificando la teoria di Maxwell
E 1889 Lampadina a incandescenza, Edison ottiene il brevetto
  1895 Perrin osserva che i raggi catodici sono carichi negativamente
  1896 Becquerel scopre che l'Uranio emette delle radiazioni capaci di impressionare una lastra fotografica, e di penetrare attraverso spessori di materiale
  1897 M. Curie riesce ad isolare due elementi radioattivi: il Polonio e il Radio
  1897-99 e/m J.J.Thomson mostra che i raggi catodici sono particelle negative, con una massa circa eguale a 1/1000 di quella dell'atomo di idrogeno (elettroni)
  1899 Vengono identificati tre diversi tipi di radioattività: alfa, beta e gamma, e che un atomo può trasformarsi in un altro in seguito al decadimento radioattivo, perdendo il suo carattere di particella elementare
  1900-03 J.J.Thomson propone un modello dell'atomo, composto da un elevato numero di elettroni, in moto all'interno di una zona di carica positiva di forma indefinita

Lo sviluppo delle idee quantistiche

  1900 Planck suggerisce che la radiazione è quantizzata, cioè si presenta in quantità discrete
  1905 Einstein propone che la luce consiste di pacchetti di energia discreta (fotoni) la cui energia è proporzionale alla frequenza
  1909 Geiger e Marsden osservano che particelle alfa possono essere diffuse anche all'indietro da sottili lamine di Oro. Rutherford ne conclude che all'interno dell'atomo esiste una piccola zona in cui è concentrata la massa (nucleo)
  1911 Rutherford propone un modello dell'atomo, alternativo a quello di Thomson
  1911 La prima Conferenza Solvay a Bruxelles discute i principi delle ipotesi quantistiche
  1913 Bohr costruisce una teoria della struttura atomica basata sulle idee quantistiche
  1919 Rutherford osserva la prima reazione nucleare di trasmutazione, ipotizzando che il nucleo dell'atomo di idrogeno (protone) sia uno dei costituenti di tutti i nuclei
1919   Spettrografo di massa. Aston F.W.
  1921 Chadwick e Bieler concludono da esperimenti di diffusione che all'interno del nucleo deve esistere una forza intensa, diversa da quella del tipo 1/r2
  1923 Compton scopre la natura corpuscolare dei raggi X
  1924 De Broglie discute l'aspetto ondulatorio della materia, introducendo il dualismo onda-corpuscolo
  1925 Pauli formula il principio di esclusione per gli elettroni in un atomo
  1925 Bothe e Geiger dimostrano la conservazione dell'energia e dell'impulso nei singoli processi atomici
  1925 Goudsmit e Uhlenbeck introducono lo spin come un nuovo attributo degli elettroni
  1925-1926 Heisenber introduce la meccanica delle matrici e Schrodinger sviluppa la meccanica ondulatoria, entrambe formulazioni della teoria quantistica. Dirac mostra che le due formulazioni sono equivalenti
  1927 Dennison, analizzando lo spettro dell'idrogeno, determina lo spin del protone
  1927 Viene mostrato che certe sostanze emettono elettroni e che lo spettro in energia degli elettroni emessi è continuo
  1927 Heisenberg formula le relazioni di indeterminazione
  1927 Wigner introduce il concetto di parità, una conseguenza della simmetria destra-sinistra, come attributo essenziale degli stati quantistici
  1928 Dirac formula un'equazione che combina la meccanica quantistica e la relatività per descrivere l'elettrone
  1930 Si raggiunge un momento di stabilità, basato sull'accettazione della meccanica quantistica e della relatività. Sono note soltanto tre particelle elementari: protone, elettrone e fotone

La transizione dalla fisica atomica alla fisica delle particelle

1930 Pauli suggerisce che nell'emissione beta, per spiegare lo spettro continuo degli elettroni, deve essere emessa una ulteriore particella, il neutrino
1931 Dirac si rende conto che le particelle positive richieste dalla sua equazione sono delle nuove particelle, i positroni, simili in tutto agli elettroni, ma di carica positiva
1931-1932 Anderson osserva per la prima volta i positroni prodotti dai raggi cosmici
1931 Scoperta del neutrone da parte di Chadwick. Viene suggerito che il neutrone è una particella elementare come il protone, e che insieme a questo costituisce i nuclei atomici
1933-1934 Fermi propone la teoria del decadimento beta, introducendo esplicitamente l'interazione debole e il neutrino
1933-1934 Yukawa tenta di descrivere le forze nucleari come dovute allo scambio di nuove particelle tra protoni e neutroni, la cui massa viene stimata in circa 200 volte quella dell'elettrone
1937 Una particella di massa circa 200 volte quella dell'elettrone viene identificata nella radiazione cosmica. Dapprima ritenuta la particella di Yukawa, viene riconosciuta successivamente come un tipo diverso di particella, il muone
1938 L'osservazione che il protone è apparentemente stabile suggerisce delle ulteriori leggi di conservazione (del numero barionico)
1938 Viene osservata la fissione dell'Uranio indotta da neutroni
1941 Misura della vita media del muone (ancora ritenuto la particella di Yukawa)
1946-1947 Si comprende che il muone non può essere la particella ipotizzata da Yukawa per spiegare le forze nucleari, in quanto non è soggetta all'interazone forte
1947 Viene scoperta mediante delle emulsioni nucleari esposte ai raggi cosmici un'ulteriore particella, il pione, leggermente più pesante del muone. Viene identificata come la particella di Yukawa

L'avvento degli esperimenti con gli acceleratori

1948 I primi pioni prodotti artificialmente vengono osservati al sincrociclotrone di Berkeley
1949 Fermi e Yang suggeriscono che il pione possa essere una struttura composta di nucleone e antinucleone
1949 Viene scoperto un nuovo tipo di mesone, il K+
1950 Scoperta del pione neutro
1951 Rochester e Butler scoprono due nuovi tipi di particella attraverso le tracce dei prodotti di decadimento nelle camere a bolle esposte a raggi cosmici. Verranno successivamente identificate come particella Lambda e K0
1952 Viene osservato un insieme di diverse particelle simili al protone, ma con diverse cariche, e che decadono in protone o neutrone e pioni
1953 Proliferazione di altre particelle, che iniziano ad essere classificate in base alla loro vita media, tipo di decadimento e spin
1953 Viene stabilita una legge di conservazione del numero leptonico
1953 Introduzione del concetto di stranezza, un nuovo attributo delle particelle, ad opera di Gell-Mann e Nishijima
1953 Le prime particelle V (Lambda e K0) vengono prodotte artificialmente
1953-1957 Lo scattering degli elettroni dai nuclei rivela che protoni e neutroni hanno una distribuzione di carica non puntiforme, suggerendo una qualche forma di struttura interna
1954 Yang e Mills sviluppano una nuova classe di teorie, che formeranno successivamente la base del Modello Standard
1956-1957 Lee e Yang suggeriscono che la parità e la coniugazione di carica possano non essere conservate nelle interazioni deboli. La violazione della parità viene osservata negli esprimenti di Wu e collaboratori
1957 Schwinger propone l'unificazione della interazione elettromagnetica e di quella debole
1957-1959 Diversi lavori suggeriscono che tutte le interazioni deboli siano mediate da bosoni massivi, denominati W+ e W-
1961 Gell-Mann propone uno schema di classificazione delle particelle elementari, basato sul gruppo di simmetria SU(3), prevedendo l'esistenza di una ulteriore particella, la Omega, successivamente osservata
1962 Verifica sperimentale dell'esistenza di due diversi tipi di neutrino (elettronico e muonico)

La formulazione moderna

1964 Prima introduzione del concetto di quarks (up, down e strange), cariche frazionarie in termini delle quali spiegare la struttura delle altre particelle
1964 Diversi lavori suggeriscono l'introduzione di un quarto tipo di quark (charm)
1965 Viene introdotta la carica di colore, ulteriore proprietà dei quark. Gli adroni vengono considerati neutri dal punto di vista del colore
1967 Weinberg e Salam propongono separatamente una teoria che unifica elettromagnetismo e interazione debole. La teoria prevede l'esistenza di un bosone neutro (Z0) e del bosone di Higgs
1968-1969 I risultati dello scattering anelastico elettrone-protone mostrano l'esistenza di oggetti densi dentro il protone. Bjorken e Feynman analizzano i dati in termini di costituenti il protone, senza usare il termine quark
1970 L'importanza del quarto tipo di quark viene riconosciuta nell'ambito della teoria di Weinberg-Salam
1972 't Hooft e Veltman sviluppano delle tecniche di calcolo per trattare la teoria di Weinberg-Salam
1972 Formulazione di una teoria delle interazioni forti, suggerita da Fritzsch e Gell-Mann, chiamata cromodinamica quantistica (QCD) in analogia alla elettrodinamica quantistica (QED)
1973 La Collaborazione Gargamelle rianalizza alcuni dati misurati in precedenza al CERN, trovando evidenza di eventi di interazione debole senza scambio di carica (dovuti allo scambio del bosone Z0)
1974 Viene riassunto il punto di vista, chiamato Modello Standard, che per il momento prevede solo l'intervento di quarks u,d,s e con il quark c previsto dalla teoria ma non universalmente accettato

La verifica sperimentale del Modello Standard

1974 Osservata per la prima volta da due esperimenti diversi la particella J/y, di massa 3.1 GeV e interpretata come uno stato quark-antiquark di tipo c
1976 Identificato il mesone D0 che contiene un quark c
1976 Osservato un nuovo leptone carico (tau), inizialmente non aspettato nell'ambito del modello. L'analogia con l'elettrone e il muone suggerisce che deve esistere un terzo tipo di neutrino
1977 Scoperta della particella Upsilon, spiegata in termini di un quinto tipo di quark (bottom). Viene suggerito che deve allora esistere anche un sesto tipo di quark (top)
1983 Osservazione dei bosoni intermedi W+,- e Z0, richiesti dalla teoria elettrodebole, ad opera di due diversi esperimenti al CERN
1989 Risultati degli esperimenti sulle proprietà del bosone Z0 dimostrano che esistono esattamente tre tipi di neutrino, e quindi tre sole famiglie di particelle elementari
1989-1993 Esperimenti ad alta statistica confermano in modo quantitativo le previsioni del Modello Standard
1995 Scoperto il quark top, ad opera di due esperimenti al Fermilab (CDF e D0), avente una massa molto differente da quella degli altri quark