Four%20Forces%20or%20interactions

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Four Forces or interactions

• There are four fundamental interactions in nature
• All forces can be attributed to these
  interactions
• Gravity is attractive others can be repulsive
• Interactions are also responsible for decay

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How do Particles Interact?

• Objects can interact without touching

How do magnets feel each other to attract or
repel?
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How do Particles Interact?

• Objects can interact without touching

How do magnets feel each other to attract or
repel?
How does the Earth attract the Moon?
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How do Particles Interact?

• Objects can interact without touching

How do magnets feel each other to attract or
repel?
A force is something communicated between objects
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Interazione elettromagnetica

• The electromagnetic force causes opposite charges
  to attract and like charges to repel

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Residual E-M

• Normally atoms are neutral having the same number
  of protons and electrons
• The charged parts of one atom can attract the
  charged parts of another atom
• Can bind atoms into molecules

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Why Doesnt a Nucleus Explode?

• A heavy nucleus contains many protons, all with
  positive charge
• These repel each other
• Why does it not blow apart?

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Comè fatto il nucleo di un atomo?
SOLO PROTONI?
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Comè fatto il nucleo di un atomo?
SOLO PROTONI?
Ma . . . . .
cariche dello stesso segno si respingono!!!!
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Comè fatto il nucleo di un atomo?
SOLO PROTONI?
Ma . . . . .
cariche dello stesso segno si respingono!!!!
!?
Quindi il nucleo non può essere fatto solo di
protoni
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Inventiamo i NEUTRONI
Particelle neutre elettricamente e che quindi
non tendono a respingersi fra loro
Lipotesi è la seguente nel nucleo ci sono
certamente protoni ma questi non si respingono
fra loro perché la presenza dei neutroni lo
impedisce
I neutroni fanno da schermo alla repulsione
elettrica tra i protoni
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Comè fatto il nucleo di un atomo?
PROTONI E NEUTRONI!
Ma anche questo modello di nucleo di atomo non
corrisponde alla realtà!!!!
Eseguendo i calcoli si vede che il numero di
protoni necessario perché i protoni non si
respingano fra di loro è troppo grande . . . e i
nuclei degli atomi nella realtà non sono così
grandi!!!!
13
Comè fatto il nucleo di un atomo?
?
14
MA PROTONI E NEUTRONI ESISTONO
GLI ATOMI ESISTONO
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(No Transcript)
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Lipotesi che riesce a spiegare benissimo la
struttura dei nuclei degli atomi e il loro
comportamento è che esista una forza attrattiva
molto intensa, tale da prevalere sulla forza
repulsiva elettromagnetica
Questa forza deve agire tra protoni e protoni,
tra neutroni e neutroni e tra protoni e neutroni
E una forza attrattiva molto intensa (forza
forte) che agisce solo a distanze comparabili con
il diametro di un nucleo atomico (forza
nucleare) si dice che è una forza a corto
raggio dazione
Forza o interazione nucleare forte
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10-10
10-14 diametro medio del nucleo atomico
10-15
10-18
0,00000000000001 m
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Un semplice meccanismo per capire come funziona
la forza nucleare (interazione nucleare)
10-14m
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Un semplice meccanismo per capire come funziona
la forza nucleare (interazione nucleare)
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Un semplice meccanismo per capire come funziona
la forza nucleare (interazione nucleare)
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Un semplice meccanismo per capire come funziona
la forza nucleare (interazione nucleare)
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Un semplice meccanismo per capire come funziona
la forza nucleare (interazione nucleare)
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Un semplice meccanismo per capire come funziona
la forza nucleare (interazione nucleare)
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Un semplice meccanismo per capire come funziona
la forza nucleare (interazione nucleare)
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Un semplice meccanismo per capire come funziona
la forza nucleare (interazione nucleare)
Se i due protoni sono abbastanza veloci
riescono ad avvicinarsi fra loro fino alla
distanza di 10-15 m
può entrare in azione la forza nucleare che è
più intensa di quella elettrostatica e sempre
attrattiva
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Le interazioni nucleari che permettono di
spiegare, nelle stelle, la formazione dellelio
(He) a partire dallidrogeno (H)
Nucleo dellatomo di idrogeno (H)
Nucleo dellatomo di Elio (He)
27
(No Transcript)
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Teoria cinetica
La temperatura assoluta di un gas perfetto è
proporzionale allenergia cinetica media ed è la
manifestazione macroscopica del moto di
agitazione termica delle molecole la grandezza
fisica temperatura a livello microscopico, cioè a
livello molecolare, non esiste. Per effetto del
moto di agitazione termica, le molecole del gas
si muovono disordinatamente in tutte le direzioni
urtando, come tanti granellini di grandine, le
pareti del contenitore.
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(No Transcript)
30
1000 K
31
104 K
32
105 K
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106 K
34
107 K
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Qualcosa di simile avviene anche allinterno dei
neutroni e dei protoni, tra i quarks
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The Modern Atom

• A cloud of electrons in constant motion around
  the nucleus
• And protons and neutrons in motion in the nucleus
• And quarks in motion within the protons and
  neutrons

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(No Transcript)
38
(No Transcript)
39
(No Transcript)
40
(No Transcript)
41
(No Transcript)
42
(No Transcript)
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Strong Force

• In addition to their electric charge, quarks also
  carry a new kind of charge called color charge
• The force between color charged particles is the
  strong force , linterazione nucleare forte

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Residual Strong Force

• The strong force between the quarks in one proton
  and the quarks in another proton is strong enough
  to overwhelm the repulsive electromagnetic force

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Weak Force

• Weak interactions are responsible for the decay
  of massive quarks and leptons into lighter quarks
  and leptons
• Example neutron to decay into proton electron
  neutrino
• This is why all matter consists of the lightest
  quarks and leptons (plus neutrinos)

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Electroweak Force

• In the Standard Model, the weak and the
  electromagnetic forces have been combined into a
  unified electroweak theory
• At very short distances (10-18 meters), the weak
  and electromagnetic interactions have comparable
  strengths
• Force particles are photon, W and Z

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What about Gravity?

• Gravity is very weak
• Relevant at macroscopic distances
• The gravity force carrier, the graviton, is
  predicted but has never been seen

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d
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d
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Interaction Summary
carica elettrica
carica di colore
MASSA
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Quantum Mechanics

• Behavior of atoms and particles is described by
  Quantum Mechanics
• Certain properties such as energy can have only
  discrete values, not continuous values

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What Holds the World Together?

• We have learned that the world is made up of six
  quarks and six leptons
• Everything we see is a conglomeration of quarks
  and leptons (and their antiparticles)