Eightfold Way
La Eightfold Way (tradotto "Via Ottoposta") è uno schema di classificazione delle particelle subatomiche che raggruppa i barioni e mesoni in famiglie con proprietà simili, usando due parametri principali (numeri quantici):
- La carica elettrica $Q$
- La stranezza $S$ ossia il numero quantico che misura la presenza di quark o antiquark "strange" nella particella.
E' stato ideato da Murray Gell-Mann nel 1961 e, indipendentemente, anche da Yuval Ne’eman, basato sulla simmetria matematica SU(3).
Questo schema ha come obiettivo mettere ordine nel caos della particelle degli anni ’50-’60 (la cosiddetta "particle zoo era"), quando erano state scoperte decine di nuove particelle ma mancava un sistema coerente per catalogarle.
Per rappresentare la classificazione vengono usate anche delle figure geometriche regolari (esagono, triangolo, ecc.).
Esempio
Ad esempio, per classificare i barioni la stranezza $ S $ viene misurata su assi orizzontali mentre la carica $ Q $ su assi diagonali.
Questo gruppo è conosciuto come ottetto dei barioni.
Si chiama "ottetto" perchè in questa figura esagonale sono classificate 8 particelle (baironi).
Nota. In questo schema sono classificati dei barioni (particelle con spin $ \frac{1}{2} $ composte da tre quark), ordinati in funzione della stranezza ($S$, sull’asse verticale) e della carica elettrica ($Q$, sull’asse orizzontale).
- In alto, con $S = 0$, si trovano il neutrone $n$ con carica nulla ($Q = 0$) e il protone $p$ con carica positiva ($Q = +1$).
- Al livello $S = -1$ compaiono le tre particelle $\Sigma $ ( $\Sigma^{+}$, $\Sigma^{0}$, $\Sigma^{-}$) e la particella $\Lambda$ ($Q = 0$).
- In basso, con $S = -2$, sono rappresentate le particelle $\Xi$, entrambe contenenti due quark strange $ s $. La prima $ \Xi^{-} = (d s s) $ ha carica negativa ($Q = -1$), mentre la seconda $ \Xi^{0} = (u s s) $ ha carica nulla ($Q = 0$).
Uno schema simile, sempre esagonale, è stato usato per classificare i mesoni.
Ecco come si presenta l'ottetto dei mesoni.
In questo caso il primo asse orizzontale in alto misura la stranezza $ S=1 $ e l'ultimo in basso $ S=-1 $ al contrario del precedente.
Nota. Questo diagramma mostra mesoni pseudoscalari, particelle composte da un quark e un antiquark, ordinati in funzione della stranezza ($S$, asse verticale) e della carica elettrica ($Q$, asse orizzontale).
- In alto, con $S = +1$, si trovano il kaone neutro $K^{0}$ ($Q = 0$) e il kaone carico positivo $K^{+}$ ($Q = +1$).
- Al livello $S = 0$ compaiono i tre pioni ($\pi^{-}$, $\pi^{0}$, $\pi^{+}$) e la particella $\eta$.
- In basso, con $S = -1$, sono rappresentati il kaone carico negativo $K^{-}$ ($Q = -1$) e l'antikaone neutro $\overline{K}^{0}$ ($Q = 0$). La disposizione riflette la simmetria di sapore $SU(3)$, che raggruppa questi mesoni in un ottetto in base ai loro numeri quantici.
Queste disposizioni sono state utili perché hanno tentato di dare una prima classificazione alle particelle strange (strane) tenendo conto anche della "stranezza", il nuovo numero quantito introdotto negli anni '50.
Consentirono anche di predirre l'esistenza di alcune particelle sconosciute. Ad esempio, della particella $ \Omega^- $ (carica - 1, stranezza - 3), scoperta nel 1964.
D'altra parte ha anche dei limiti.
Nota. Ad esempio, la simmetria è solo approssimata e le masse non sono uguali all’interno dello stesso multiplet. Non spiega perché le particelle abbiano certe masse o interagiscano in un certo modo.
Fu comunque il primo tentativo di classificazione e preparò il terreno per il modello a quark, in cui le particelle dell’ottetto e del decupletto vengono spiegate come combinazioni di tre quark (u, d, s).
E così via.
