La teoria moderna che descrive le interazioni cosiddette "forti" tra particelle come i protoni o i neutroni prende il nome di QCD (acronimo di Quantum Chromodynamics). Nel corso degli anni molti esperimenti (come anche i vecchi esperimenti che vi hanno mostrato a Frascati) hanno esplorato il comportamento di queste interazioni ad altissime energie (cioè a distanze molto piccole) e a basse energie (cioè a grandi distanze).

Tutti i risultati sperimentali ottenuti possono essere spiegati dalla QCD se si assume che particelle come il protone o il neutrone siano in realtà oggetti composti, fatti di costituenti elementari (cioè indivisibili) chiamati appunto quark.

I quark portano una carica elettrica frazionaria e in più portano un nuovo tipo di carica, chiamata carica di "colore". In tutto ci sono tre colori possibili: il protone (o il neutrone) sono costituiti da tre quark di colore diverso, in una combinazione tale che il protone (o il neutrone) sia neutro nel colore.

Altre particelle soggette alle interazioni forti e costituite da quark sono i mesoni (come il pione) che invece sono fatti di un quark e di un anti-quark (cioè un quark con carica opposta).

Vorrei aggiungere che lo scopo ultimo dello studio delle interazioni fondamentali esistenti in natura — le interazioni forti, deboli, elettromagnetiche, gravitazionali — è quello di formulare una teoria "del tutto" (theory of everything) che riesca a spiegare tutte le interazioni dalle più forti alle più deboli, come quelle gravitazionali.
Non è escluso che in una tale teoria, ancora da formulare, si venga a scoprire che i quark non sono i costituenti più elementari di particelle come il protone, ma che altri oggetti ancora più fondamentali (come "stringhe") siano gli ultimi costituenti più elementari dell'universo.

Tutto questo è per ora pura speculazione, ma esperimenti futuri potranno dare segnali che indichino la fondatezza di tali congetture.

Chi sono i bosoni? e i leptoni?

Ci sono due grandi famiglie di particelle in natura: i bosoni e i fermioni. Differiscono per proprietà di natura statistica e obbediscono così a diverse leggi fisiche. All'interno di queste due grandi famiglie ci sono poi altri gruppi di particelle che si distinguono perché sono portatori di diversi "numeri quantici". Questi numeri quantici indicano come la particella può interagire con altre particelle.

I leptoni sono dei fermioni. Alla famiglia dei leptoni appartengono l'elettrone, il muone, la particella chiamata tau e i rispettivi neutrini (il neutrino elettronico, il neutrino del muone, il neutrino del tau). I leptoni sono pensati essere particelle elementari che interagiscono attraverso le interazioni deboli, elettromagnetiche e, come tutti gli oggetti massivi, quelle gravitazionali. Ma, a differenza dei protoni, non sono soggetti alle interazioni forti.

In generale, lo scopo ultimo dello studio delle interazioni tra tutte queste particelle è quello di chiarire quali sono le leggi o le "regole" che la natura rispetta a partire dalle scali più grandi, scale dell'universo attuale o delle galassie, fino alle scale più piccole. In fondo, l'intera evoluzione dell'universo e la sua espansione è probabilmente iniziata all'origine dei tempi a scale piccolissime ed energie elevatissime.

Quanto agli esperimenti di Frascati, è vero che gli esperimenti come Adone appartengono ormai al passato, seppur "glorioso" della fisica delle particelle. All'inizio degli anni '70 quegli esperimenti hanno dato risultati importanti per chiarire le proprietà delle interazioni forti di cui parlavo all'inizio.

C'è un nuovo esperimento a Frascati, costruito di recente e che darà i primi dati entro poco tempo. Si chiama Dafne e il rivelatore di particelle si chiama Kloe (i nomi greci spesso ricorrono nella fisica). Si tratta di un esperimento di altissima precisione ottimizzato per misurare una quantità, chiamata e'/e che indica l'esistenza in natura della violazione diretta della simmetria CP (vale a dire la simmetria prodotto di carica C e parità P). Altri due esperimenti (uno al CERN a Ginevra e uno a Fermilab negli Stati Uniti) hanno già misurato questa quantità, determinando un valore diverso da zero (dell'ordine di 10^-3) e provando così l'esistenza della violazione di CP diretta. Ma la misura è molto difficile e una terza determinazione sarà importante per chiarire il valore centrale di e'/e con un'incertezza piccola. Provare l'esistenza della violazione di CP diretta è importante anche per comprendere quali modelli possono spiegare in modo consistente l'evoluzione dell'universo.

È affascinante come talvolta, esplorando le leggi della natura, un parametro così piccolo (in questo caso dell'ordine di 10^-3) può avere anche implicazioni nello spiegare i fenomeni dell'universo su grandissima scala.