acceleratore
Macchina usata per accelerare particelle ad alta velocità e quindi ad
alta energia rispetto alla loro massa a riposo.
Sono usati per la ricerca in Fisica Nucleare e Subnucleare, ricerca di
Struttura della Materia, terapie mediche ed alcune applicazioni
industriali.
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adrone
Ogni particella che partecipa all'interazione forte.
Gli adroni sono
classificati in barioni (composti
di tre quark),
come il neutrone ed il protone, aventi
spin
semintero, e in mesoni (composti
di un quark e un antiquark),
aventi spin intero. Gli adroni hanno "carica
di colore" nulla, ma sono soggetti all'interazione forte residua
(interazione nucleare).
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annichilazione
Processo
nel quale una particella incontra la propria corrispondente antiparticella e
si distruggono a vicenda. L'energia totale della coppia iniziale si
trasforma in massa a riposo di altre
particelle e antiparticelle e nella loro energia cinetica.
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antiparticella
Per ogni fermione esiste una
corrispondente antiparticella (antifermione) avente la stessa massa,
carica elettrica opposta, numero quantico
fermionico (barionico o leptonico) opposto. Le interazioni fra
antiparticelle sono quasi del tutto identiche a quelle tra le
corrispondenti particelle.
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atomo
La
più piccola parte di una sostanza semplice (o elemento), che mantiene
inalterate le proprietà della sostanza semplice. Di solito si rappresenta
come un sistema solare in miniatura, con un
nucleo positivo circondato da
elettroni. Ha dimensioni di
~ 10 -10m. In natura esistono 92
atomi diversi.
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barione
Particella (adrone) con
spin semintero; è composta di 3
quark di tre "colori diversi".
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Big Bang (Teoria)
È la teoria più accreditata che descrive l'evoluzione dell'Universo
a partire dai primi istanti di vita. L'Universo è nato con un Big
Bang. Inizialmente, tutta la materia ed energia erano
contenute in un piccolissimo "punto" (singolarità), che si
è poi espanso fino all'Universo attuale.
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Big Bang
"Esplosione"
che ha dato origine all'Universo; subito dopo il Big Bang l'Universo aveva
dimensioni piccolissime ed enormi densità, pressione e temperatura. Il Big
Bang è avvenuto circa 15 miliardi di anni fa.
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bosone
Tutte le particelle note si dividono in bosoni e fermioni. I bosoni sono particelle
aventi
spin intero (0, 1, 2, ... in unità
. Le
"Particelle forza" mediatori delle
interazioni (gamma,
W+/-,
Z0, 8
gluoni), sono bosoni fondamentali. Sono bosoni
anche le particelle composte da un numero pari di particelle con spin
semi-intero, come ad esempio, i mesoni formati da una coppia
quark-antiquark.
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bosone di Higgs
Particella responsabile della massa di ogni altra particella
e della "rottura" della forza elettrodebole in forza debole ed
elettromagnetica.
Non è ancora stata rivelata sperimentalmente.
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carica
Quantità fisica fondamentale portata da una particella che determina la partecipazione della
particella a un processo di interazione.
Una particella con
carica elettrica ha interazione
elettromagnetica, una con
carica di colore (o carica forte)
ha interazione forte, ecc.
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carica di colore
La
carica associata con l'interazione
forte. I
quark e i
gluoni hanno
carica di colore e conseguentemente partecipano all'interazione forte. I
leptoni,
i fotoni e i
bosoni
W e
Z0
non hanno carica di colore e perciò non partecipano all'interazione forte.
Esistono tre cariche di colore diverso (rossa, verde, blu) e tre cariche di "anticolore"
(antirossa, antiverde, antiblu).
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carica elettrica
Grandezza fondamentale, numero quantico che determina la partecipazione di
una particella all'interazione elettromagnetica.
La carica elettrica è sempre conservata.
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collisionatore
Acceleratore nel quale due fasci di particelle che viaggiano in direzioni
opposte vengono fatti scontrare frontalmente.
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costituenti ultimi
I
sei quark ed i sei
leptoni.
Sono gli "oggetti" più piccoli che si conoscono: le loro dimensioni
sono inferiori a 10-18 metri. Hanno
spin 1/2
.
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decadimento
Ogni processo nel quale una particella scompare ed al suo posto
compaiono altre particelle. La somma delle masse delle particelle
prodotte è inferiore alla massa della particella iniziale. Nei nuclei
atomici: processo nel quale un nucleo si trasforma in un nucleo con massa
inferiore emettendo un raggio alfa,
oppure beta, oppure
gamma.
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dualismo
onda-corpuscolo
Un'onda di lunghezza d'onda lambda e frequenza ni, può
essere considerata come formata da tante particelle aventi energia E= h
ni = hc/ lambda dove h è la costante di Planck. Per basse
energie prevale l'aspetto ondulatorio, per alte energie quello
corpuscolare.
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elettrone
Particella
con carica elettrica negativa e
massa 0.51 MeV; è il leptone carico con massa più
piccola ed è assolutamente stabile, cioè un elettrone non può
essere scisso in particelle più piccole.
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ElettronVolt
Energia cinetica acquistata da un
elettrone
sottoposto alla differenza di potenziale di 1 V. Si usano i multipli (es.
MeV = un milione di elettronVolt, GeV = un miliardo di elettronVolt, ecc). Le masse
delle particelle possono essere espresse in eV/c2
(ricordare la relazione di Einstein E= mc2).
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famiglia (generazione) fondamentale
Le famiglie fondamentali sono tre. La prima famiglia comprende i quark
u, d, l'elettrone e il neutrino elettronico. La seconda famiglia i quark
c, s, il muone e il neutrino muonico. La terza famiglia i quark t, b, il
tau e il neutrino del tau.
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fermione
Ogni particella avente spin
semintero (1/2, 3/2, ... in unità di
).
Tutte le particelle che formano la materia (quark e leptoni)
sono fermioni. Sono considerati "particelle materia".
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fotone (quanto del campo elettromagnetico)
Particella elettricamente neutra con spin 1,
mediatrice dell'interazione elettromagnetica. A seconda dell'energia
posseduta viene indicato come onda radio, raggio infrarosso, luce
visibile, raggio ultravioletto, raggio x,
raggio gamma.
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gluone (quanto dell'interazione forte)
Particella mediatrice dell'interazione forte.
Esistono 8 tipi di gluoni, tutti con
spin 1 e massa
nulla. Un gluone trasporta carica di colore
e di anticolore.
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gravitone
Il mediatore dell'interazione
gravitazionale; non è stato ancora osservato sperimentalmente.
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interazione debole
È responsabile dei decadimenti radioattivi
beta dove quark o
leptoni pesanti decadono in particelle più
leggere; è anche responsabile della prima reazione
nucleare del ciclo di reazioni che
avvengono all'interno del sole. Ha raggio d'azione molto piccolo ed è mediata
dai bosoni
W+, W-,
Z0.
Alle energie ordinarie
l'interazione debole è molto più debole dell'interazione elettromagnetica
e di quella forte.
Per energie superiori a 100 GeV si unifica con l'interazione
elettromagnetica nell'interazione elettrodebole.
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interazione elettromagnetica
È la forza che ha origine nelle
cariche elettriche ed è mediata dai fotoni; l'interazione
elettromagnetica lega elettroni e
nucleo a formare un
atomo. La forza che lega gli atomi a formare le molecole è una
forza elettromagnetica "residua", schermata dagli elettroni atomici.
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interazioni fondamentali
Sono le interazioni
gravitazionale,
elettromagnetica,
debole e
forte. A livello
microscopico l'interazione gravitazionale è trascurabile (gioca invece un ruolo
fondamentale a livello macroscopico). In
collisioni fra particelle ad energie molto elevate (> 100
GeV) si ha l'unificazione
dell'interazione elettromagnetica e di quella debole nell'interazione elettrodebole.
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interazione forte
È la forza che ha origine nelle "cariche di colore" dei
quark ed è mediata dai
gluoni; l'interazione forte tiene uniti 3
quark per formare un protone,
un quark e un antiquark per formare un
mesone. La
forza che tiene legati protoni e neutroni
a formare i nuclei atomici è una forza forte
"residua". La forza forte, mediata da 8
gluoni, è a corto raggio
d'azione, circa 10-15 m; entro questo raggio d'azione è almeno 100
volte più intensa della forza elettromagnetica.
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interazione gravitazionale
Interazione fra particelle dovuta alla loro massa/energia. Il mediatore dell'interazione gravitazionale è
il gravitone che non è stato ancora osservato sperimentalmente.
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ione pesante
È l'insieme del nucleo di un atomo pesante, come l'oro, e di un numero di
elettroni maggiore o
minore (di solito minore) rispetto all'atomo standard. In alcuni casi
gli elettroni possono mancare totalmente (atomo ionizzato totalmente).
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LEAR
Anello con antiprotoni di bassa energia del CERN dove sono stati
osservati i primi atomi di anti-idrogeno.
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leptone
Costituente ultimo; fermione
fondamentale che non partecipa all'interazione forte. La
famiglia dei leptoni comprende l'elettrone
(e-), il muone
(mu-), il tau
(tau-) e i corrispondenti
neutrini (nue,
numu, nutau). Gli antileptoni sono e+,
mu+, tau+, anti(nue), anti(numu),
anti(nutau).
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massa a riposo
La massa a riposo di una particella è la massa definita dal rapporto fra
l'energia della particella libera (isolata) in stato di quiete divisa per
la velocità della luce al quadrato (m=E/c2). Quando si parla
di massa si intende la massa a riposo.
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meccanica quantistica
Le leggi della fisica che si applicano alla scala degli atomi e
alle più piccole scale delle particelle fondamentali.
Un aspetto essenziale è che in un atomo l'energia, il momento, il
momento angolare assumono valori discreti chiamati quanti.
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mesone
Un adrone con
spin intero
composto di un quark e un
antiquark di "colore" opposto.
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microonde
Onde elettromagnetiche che
oscillano con frequenze comprese fra 109 a
3 x 1011 Hz. (cicli al secondo).
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Modello Standard (MS) del microcosmo
Descrive il comportamento e le proprietà delle particelle fondamentali:
i fermioni (leptoni e quarks) e i bosoni (fotoni, gluoni, W e Z) che
"mediano" (cioè agiscono da tramite per) tre delle quattro interazioni
(forze) fondamentali (forte,elettromagnetica e debole).
Non si è ancora riusciti ad includere la quarta interazione
(gravitazionale) nel modello. L'interazione gravitazionale, tuttavia, è debolissima rispetto
alle altre e giuoca quindi un ruolo ininfluente nel campo microscopico.
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muone
Leptone fondamentale con
carica elettrica negativa (mu-), simile
all'elettrone, ma circa
200 volte più pesante.
È abbondante nei raggi cosmici secondari. La corrispondente antiparticella è il mu+
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neutrini
Leptoni fondamentali neutri con massa nulla o molto piccola. Ne esistono di tre tipi:
neutrino dell'elettrone (nue), del muone (numu)
e del tau (nutau).
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neutrone
Particella elettricamente neutra con spin 1/2
che si trova nei
nuclei atomici; è costituito di tre
quark: n = udd.
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nucleo atomico
Si può considerare come il "sole" di un atomo;
nel nucleo è concentrata quasi tutta la massa dell'atomo.
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nucleo radiattivo
Nucleo instabile che emette raggi alfa, e/o
beta e/o
gamma.
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numero quantico
Numero che caratterizza uno stato di un sistema fisico descrivibile
mediante la meccanica quantistica. Ad esempio per la descrizione
completa di un orbitale atomico sono necessari 4 numeri quantici che
definiscono
l'energia, la forma, l'orientazione dell'orbitale
nello spazio e lo spin dell'elettrone.
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onde elettromagnetiche (e.m.)
La luce visibile, i raggi ultravioletti e infrarossi, le onde radio e
TV, le
microonde, sono esempi di onde e.m. della vita di ogni giorno. Sono anche onde e.m.
i raggi X e i
fotoni di alta energia o
raggi gamma.
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orbitale atomico
Indica la regione di spazio in cui è maggiore la probabilità
di trovare gli elettroni
di un atomo. Lo si calcola usando gli
strumenti matematici della meccanica quantistica.
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particella elementare
Il termine di solito denota sia i costituenti ultimi (quarks e leptoni) e i
bosoni fondamentali, ma anche il
protone,
neutrone e gli altri
adroni.
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particella fondamentale
Particella che non ha struttura interna. Nel Modello Standard del
microcosmo i quarks, e i leptoni sono fermioni
fondamentali; i fotoni, gluoni, bosoni W e bosoni Z sono bosoni fondamentali.
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particella instabile
Una particella che spontaneamente decade in altre particelle.
[chiudi il dizionario]
particella virtuale
Particella scambiata in un'interazione.
Si ottiene dalla meccanica quantistica; per una particella virtuale non vale
la relazione E=mc2. Anche se non è un "oggetto" libero,
influenza gli stati fisici fino a distanze di circa 1 fermi=10-15
m.
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Planck (costante)
Costante fisica fondamentale; il quanto elementare dell'azione.
Viene indicata con il simbolo h ed è uguale a 6.62620 x 10-34 joule·secondo.
Con il simbolo
si indica h/2(pigreco). Per un fotone è il
rapporto fra la sua energia e la sua frequenza.
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positrone
Antiparticella dell'elettrone.
Ha la stessa massa dell'elettrone, ma
la carica elettrica di segno opposto (positiva).
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principio di indeterminazione
La precisione con la quale si può misurare la posizione (Delta(x))
e l'impulso (Delta(px)) di una particella non può
essere migliore di Delta(x)·Delta(px) >
/2;
analogamente per le componenti y e z e per le incertezze temporali ed energetiche: Delta(t)·Delta(E) >
/2.
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protone
È il nucleo positivo dell'atomo di idrogeno;
è il protone; è costituito di tre
quark: p =
uud di tre colori diversi, per es. urosso
uverde
dblu.
Insieme al neutrone
forma i nuclei atomici.
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quanto (quantum)
Il più piccolo ammontare discreto di una certa
quantità
fisica. Il quanto di elettricità è la carica dell'elettrone. Il
quanto di luce è il fotone.
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quark
Costituente ultimo; fermione
fondamentale che partecipa all'interazione forte. Ha
spin 1/2
e
carica elettrica frazionaria
(-1/3 oppure +2/3). Non si è mai osservato un quark libero. Vi sono sei
tipi di quark, di "sapore"
diverso: d, s, b con carica elettrica -1/3; u, c, t
con carica +2/3. La materia
ordinaria è composta solo di quark u, d. Ogni quark compare in tre
"colori"
diversi denotati rosso, blu,
verde. La
carica di "colore" è l'equivalente
per l'interazione forte
della carica elettrica per l'interazione elettromagnetica.
Un antiquark ha carica elettrica e carica di colore opposte a quelle del quark corrispondente.
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raggi alfa
Sono costituiti da
nuclei di elio con
carica elettrica positiva formati da due protoni e due
neutroni (He-4).
È la meno penetrante delle tre comuni forme di radiazione
ambientale (alfa, beta,
gamma), perché può essere fermata da un
sottile foglio di
carta. Non è pericolosa per gli esseri viventi, a meno che la sostanza
che emette particelle alfa non venga inalata, ingerita o venga a
contatto con gli occhi.
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raggi beta
Un elettrone (beta-) o
positrone (beta+)
che è stato emesso da un nucleo atomico, o
da un neutrone durante un
processo di trasformazione. Le particelle beta sono più
penetranti delle particelle
alfa,
ma meno dei raggi X o
gamma.
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radiazione cosmica (raggi cosmici)
È costituita di protoni,
nuclei di elio, e pochi nuclei più pesanti di
alta energia che giungono sulla Terra dallo spazio esterno. I raggi cosmici
costituiscono l'unico esempio di particelle con massa che ci arrivano molto
dal di fuori del sistema solare. Non è noto il meccanismo di accelerazione
che porta alcuni raggi cosmici ad avere energie elevatissime. Le particelle
dei raggi cosmici interagiscono con i nuclei (N, O) delle molecole che compongono
l'alta atmosfera terrestre. Vengono così prodotte molte nuove particelle, la
maggior parte delle quali instabili. Le particelle che giungono al suolo,
raggi cosmici secondari, sono principalmente muoni positivi e
negativi, elettroni e
positroni
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radiazione elettromagnetica
Energia in transito nella forma di onde elettromagnetiche
(fotoni).
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raggi gamma
Sono onde elettromagnetiche di lunghezza d'onda molto
piccola. È più opportuno considerare l'aspetto corpuscolare: un raggio
gamma è un
fotone di alta energia.
I raggi gamma sono emessi dai
nuclei atomici,
oppure in collisioni di alta energia. È un tipo
di radiazione altamente penetrante, simile ai raggi
X ma con
lunghezza d'onda minore.
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raggi X
Sono onde elettromagnetiche con lunghezza d'onda compresa fra 10 e 0.01 nm; sono emessi in processi
di frenamento di elettroni.
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Relatività Speciale (o Ristretta)
Teoria
sviluppata da Einstein, basata sulle due ipotesi che la velocità della
luce nel vuoto, c, sia costante, e che le leggi della fisica
appaiono uguali a osservatori in moto relativo con velocità costante. La
relatività speciale prevede una nuova concezione dello spazio-tempo e la
possibilità di convertire energia in massa (e viceversa massa in
energia). Ogni sistema avente velocità prossima a quella della luce va
analizzato con le formule della meccanica relativistica, non con quelle
della meccanica classica.
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rivelatore
Apparato sensibile al passaggio di una particella.
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sapore
Nome usato per indicare differenti tipi di quark
(sapore "forte": up, down, strange,
charm, bottom, top) e differenti tipi di
leptoni (sapore
"debole": elettrone,
muone, tau, neutrinoe, neutrinomu,
neutrinotau). In altre parole, il sapore è un
numero quantico che distingue i vari quark e
leptoni.
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spin
Momento angolare intrinseco di una particella in unità di ;
può assumere valori interi (per bosoni) e seminteri (per
fermioni).
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tau
Il più pesante leptone fondamentale con
carica elettrica negativa (tau-).
Gli altri leptoni carichi sono l'elettrone
e il muone.
La corrispondente antiparticella è il tau+.
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violazione di CP
Meccanismo per il quale materia e antimateria evolvono nel tempo in modo
diverso. C e P, che significano rispettivamente coniugazione di carica e
parità, sono operazioni di simmetria della
meccanica quantistica.
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W (particella)
Particella responsabile dell'interazione debole
a corrente carica;
che può avere carica elettrica positiva
(W+) o carica elettrica negativa (W-).
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Z (particella)
Bosone elettricamente neutro (Z0) responsabile dell'interazione debole
a corrente neutra. Ha una massa di 91.1 GeV.
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