Un caso dalla Fisica del ‘900 (2)

Gioco di Ruolo (GDR)

Nella sezione che segue ti sarà proposta una situazione ambientata nel mondo della fisica nucleare, insieme ai tuoi compagni di gruppo formerai un Team di fisici. Il livello di partenza del tuo Team è il livello 1. Andando avanti nel corso avrai modo di ampliare le tue esperienze e accumulare punteggi sulla base delle “Campagne” di gioco a cui parteciperai. Con il tuo gruppo compila la Scheda del Team e postala nella sezione elaborati (con un nome che indichi il numero del tuo team: p.es. Scheda_Team_15), su di essa potrai aggiornare i punti esperienza e il livello raggiunto.

Lo strano caso della particella decaduta

Sei un fisico di un famoso centro di ricerca specializzato in fisica nucleare. Il tuo laboratorio sta studiando il decadimento di una particella che chiameremo d. Nel processo di decadimento la particella d lascia al suo posto due particelle, e ed f, emesse con certe velocità. Le due particelle emesse hanno carica uguale e opposta.

L’esperimento a cui partecipi studia il processo di decadimento all’interno di un rivelatore basato sul fenomeno della ionizzazione. Il rivelatore rivela le tracce delle traiettorie delle particelle cariche che si muovono al suo interno. Si tratta di una camera riempita di gas a temperatura e pressione ambiente. Una particella carica che si muove all’interno di questa camera ionizza il gas. Il rivelatore è in grado di fotografare le “scie” di ionizzazione che tracciano la traiettoria della particella stessa (un po’ come se fossero scie lasciate nell’atmosfera da un aeroplano). Dalle tracce delle particelle si può risalire al segno della loro carica elettrica e al valore della loro quantità di moto (che da adesso in avanti ci capiterà di indicare con il termine “impulso”, in linea con il gergo comunemente usato in fisica nucleare).

La particella d decade da un condizione di riposo (da ferma) e potete considerare il sistema come isolato. Tutti i casi studiati e tutti i dati raccolti portano a concludere che il canale di decadimento sia :

\( d\,\rightarrow\,e^-+f^+\)

L’esperimento ha raccolto dati da \( 10^5 \) processi di decadimento di d. Dalle misure delle quantità di moto di una delle due particelle emesse, la particella e, il tuo gruppo di ricerca ha ottenuto la distribuzione dei valori riportata nell’istogramma qui sotto. Sull’asse x è rappresentato il valore della quantità di moto p della particella e, sull’asse y il numero di eventi (sui \( 10^5 \) esaminati) in cui quel determinato valore di p si è verificato.

Il tuo gruppo di ricerca ha fatto l’esperimento ed ha raccolto dati, ora è di fronte alla fase in cui deve interpretare i dati sperimentali raccolti. Lavorate come un gruppo, sfruttate la forza che nasce dal confronto e dallo scambio di pareri. Compilate il form che trovate sotto, in esso sintetizzerete ed esporrete le vostre riflessioni sui dati raccolti!