5.9 La famiglia dei quark

Indice ／ Capitolo 5: Particelle microscopiche

Sintesi in una frase:
Nell’immagine materializzata della Teoria dei Fili di Energia (EFT), un quark non è un punto ma un’unità aperta composta da un “micro-nucleo di filo” connesso a un “canale di colore”. Il nucleo è un nodo locale molto corto e serrato che determina la chiralità e contribuisce a spin ed energia di autosostegno. Il canale di colore è un corridoio ad alta tensione estratto dal mare di energia (Energy Sea); non è una parete tubolare né un secondo filo e la struttura si chiude solo agganciandosi ad altri quark per bilanciare il conto energetico. Di conseguenza, sopravvivono soltanto compositi globalmente incolori (mesoni, barioni, stati legati ricchi di gluoni), mentre un quark isolato non è separabile su scala macroscopica. D’ora in poi usiamo soltanto la forma estesa Teoria dei Fili di Energia senza sigla.

I. Immagine fisica minima: nucleo + canale di colore (tre colori = tre vie intercambiabili)

• Nucleo di filo:
  Un minuscolo nodo di fili di energia (Energy Threads) immerso nel mare di energia. Fissa la chiralità e apporta parte di spin e inerzia (energia di autosostegno). Le differenze di sapore (up, down, strange, charm, bottom, top) si interpretano come variazioni dell’ordine di avvolgimento e dei modi di fase.
• Canale di colore (corridoio di filo colorato):
  Portata: non si estrae il corpo del filo; un porto di colore sul nucleo eccita nel mare di energia un corridoio tensionale. “Colore” indica tre vie di orientamento indipendenti ma intercambiabili.
  Orientamento del confinamento: quando la somma dei tre vettori di orientamento in un composito è zero (stato incolore), il campo lontano si chiude e la struttura diventa stabile.

Chiarimento: il corridoio di colore non è un oggetto solido; è una banda spaziale di orientamento sotto tensione. I gluoni sono pacchetti di fase-energia che si propagano lungo il corridoio durante uno scambio o una riconnessione; non sono “palline”.

II. Confinamento materializzato: perché non osserviamo un quark isolato

Consideriamo due quark separati ma collegati da un corridoio ad alta tensione:

• Più si tira, più si paga: la tensione del corridoio è pressoché costante, quindi l’energia cresce quasi linearmente con la distanza.
• Uscita più economica: superata una soglia, il mare di energia si riconnette circa a metà e nuclearizza una coppia quark–antiquark (q–q̄), tagliando il corridoio lungo in due corridoi corti che si chiudono in mesoni.

Conclusione: in esperimento si osservano getti e una “pioggia di mesoni”, non l’estrazione di un singolo quark.

III. Come si compongono gli adroni: mesoni, barioni e chiusura a Y

• Mesone (q + q̄):
  Un corridoio di colore pressoché rettilineo accoppia due nuclei di filo; l’insieme è incolore.
• Barione (q + q + q):
  Tre corridoi di colore convergono in una giunzione a Y nello spazio, soluzione meno costosa rispetto al perimetro triangolare. La somma dei tre vettori di orientamento è nulla e la struttura si chiude.
• Scambio di gluoni:
  Pacchetti di fase/flussso corrono nei corridoi e trasferiscono l’occupazione tra le tre vie, manifestandosi come scambio di colore.

IV. Sapori (up, down, strange, charm, bottom, top): ordine di avvolgimento e vita media

• Un ordine di avvolgimento o un modo più elevato implica costo di nucleazione maggiore; la particella è più pesante e ha vita media più breve, con tendenza a decadere verso ordini inferiori.
• Il quark top è estremamente pesante e decade molto rapidamente, spesso senza adronizzare, in accordo con le osservazioni.

V. Massa, carica e spin: dove torna il bilancio

1. Massa: due voci di spesa
   • Energia di autosostegno del nucleo (curvatura/torsione).
   • Energia di tensione immagazzinata nel corridoio di colore (lo “stock energetico” del corridoio).
     In questo modo l’affermazione “la maggior parte della massa del protone proviene dall’interazione forte” diventa concreta: la tensione nei corridoi sottili supera di gran lunga ogni “massa nuda” dei quark.
2. Carica (perché a terzi)
   L’aspetto elettromagnetico di un quark deriva da una polarizzazione direzionale nel campo vicino attorno al nucleo. Una parte di questo budget direzionale viene assorbita dal corridoio di colore, così la proiezione elettromagnetica risulta in unità frazionarie: il tipo up trattiene di più (+2/3), il tipo down di meno (−1/3).
   Allineamento numerico: i valori di carica restano esattamente ±1/3 e ±2/3; qui forniamo soltanto una razionalizzazione materializzata, senza modificare i numeri accettati.
3. Spin (chi contribuisce e quanto)
   Il torsio complessivo del nucleo, insieme a onde torsionali e momento angolare dei gluoni nel corridoio, compone lo spin effettivo. Le ripartizioni interne variano tra adroni e spiegano le scomposizioni sperimentali dello spin, in cui lo spin dei quark rappresenta solo una parte.

VI. Comportamento di scala: quasi libero a corto raggio, fortemente legato a lungo raggio

• Distanze molto corte (Q² alto):
  Quando i nuclei si avvicinano, la sezione del corridoio si allarga e l’impedenza cala; gli scambi somigliano a un “tunnel a banda larga” e i quark appaiono quasi liberi (libertà asintotica).
• Allontanamento (Q² basso):
  I corridoi diventano più sottili e tesi; l’energia cresce approssimativamente con la distanza. Il sistema tende a rompersi e creare coppie, ritornando a forme adroniche chiuse (confinamento).

Così, libertà asintotica e confinamento convivono sullo stesso bilancio energetico.

VII. Messa in corrispondenza con il Modello Standard (ponte terminologico, non conflitto)

• Tre colori ↔ tre corridoi di orientamento (visualizzazione geometrica delle vie di colore).
• Gluoni ↔ pacchetti di fase/flussso che consegnano occupazione lungo i corridoi, non microsfere.
• Confinamento e getti ↔ crescita lineare dell’energia con la distanza + riconnessione con creazione di coppie.
• Struttura interna adronica ↔ mesone chiuso da corridoio rettilineo e barione chiuso da giunzione a Y.
• Massa principalmente dall’interazione forte ↔ tensione del corridoio + energia di autosostegno del nucleo dominanti.
• Carica frazionaria ↔ proiezione elettromagnetica di una polarizzazione di campo vicino dopo assorbimento da parte dei corridoi di colore.
• Mancata adronizzazione del quark top ↔ tempo di nucleazione maggiore del tempo di decadimento.

VIII. Condizioni al contorno (punti chiave allineati ai dati esistenti)

• Scattering anelastico profondo (DIS) e partoni:
  A Q² elevato e in DIS, l’immagine converge verso la visione a partoni; le funzioni di distribuzione dei partoni (PDF) e le leggi di scala consolidate restano valide.
• Coerenza elettromagnetica:
  Le cariche rimangono ±1/3 e ±2/3. I fattori di forma e la loro dipendenza dall’energia sono coerenti con le misure.
• Spettroscopia e adronizzazione:
  Spettri di risonanza, topologie di getti e funzioni di frammentazione restano entro le bande d’errore. Il linguaggio intuitivo “potenziale lineare + rottura con creazione di coppie” non deve introdurre picchi spurii.
• Conservazione e stabilità dinamica:
  Le conservazioni di colore, sapore, energia, quantità di moto, momento angolare e numero barionico sono rigorosamente rispettate. Nessuna inversione causa-effetto o instabilità auto-amplificante.
• Visualizzare ≠ cambiare i numeri:
  Metafore come corridoio/pacchetto/giunzione a Y sono intuizioni; parametri e fit correnti non cambiano.

In sintesi
Un quark è un nucleo di filo più un corridoio di colore. Il corridoio è una via ad alta tensione estratta dal mare di energia che blocca più nuclei in un insieme incolore. Più si tira, più aumenta il costo, finché una riconnessione genera una nuova coppia e riporta il sistema a adroni chiusi. Così si spiega perché osserviamo getti e adroni, e non quark isolati, e perché massa, spin e carica frazionaria trovano posto naturale in questa mappa materializzata.

Figure

1. Unità di quark (nucleo + corridoio nascente)

• Messaggio: un quark singolo è aperto; deve agganciarsi ad altri per essere stabile.
• Ancoraggi di lettura: doppio anello = nucleo; arco chiaro = corridoio di colore; giallo = pacchetto di gluone; gradiente grigio = bacino poco profondo.
• Gluone: un pacchetto giallo a forma di “arachide” percorre il corridoio; rappresenta un pacchetto di fase-energia (scambio o riconnessione), non una sfera.
• Fronte di fase: un arco blu con bordo anteriore ispessito sul nucleo suggerisce fase bloccata.
• Corpo principale: un nucleo a sinistra (doppio anello compatto, centro autosostenuto) e, a destra, un arco chiaro che rappresenta il corridoio di colore (banda tensionale, non tubo solido).

2. Mesone (q + q̄, chiusura con corridoio rettilineo)

• Messaggio: il mesone è un “corridoio unico e rettilineo” chiuso a entrambe le estremità.
• Ancoraggi: doppi anelli alle estremità = nuclei q e q̄; banda chiara centrale = corridoio; pacchetto giallo = gluone; nessuna freccia elettrica (neutralità di colore).
• Fronti di fase: un arco blu a ciascuna estremità; un pacchetto giallo a metà corridoio indica lo scambio di colore.
• Corpo principale: un nucleo per lato, accoppiati da un corridoio quasi rettilineo; l’insieme è incolore.

3. Barione (si vedano §§ 5.6 Protone e 5.7 Neutrone)
   1. Tre quark, tre corridoi che confluiscono in una giunzione centrale a Y. Gli altri livelli (doppie linee del nucleo, archi di fase blu, “cuscino” di transizione, linee sottili del campo lontano e gradiente concentrico) seguono lo stesso sistema visivo.