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I muoni

Il Tempo


Introduzione all'argomento:

  • I muoni ì, sono particelle prodotte dallo scontro delle radiazioni cosmiche quando entrano in contatto con l'alta atmosfera terrestre, i muoni creati hanno una vita molto breve perché decadono, cioè muoiono trasformandosi in un elettrone e un neutrino muonico, questo decadimento è stato misurato accuratamente con le particelle ferme, che corrisponde a circa 2.10 secondi. I muoni in natura vanno ad una velocità prossima a quella della luce; per la loro breve durata dovrebbero percorrere circa 600 metri e per questo non dovrebbero mai arrivare sulla superficie terrestre, invece da esperimenti eseguiti sulla Terra di muoni ne arrivano molti, il motivo addotto dal punto di vista dei fisici relativistici è proprio la loro grande velocità, questa per loro è la conferma della dilatazione dei tempi, che riesce a far percorrere distanze maggiori.


Per cercare di capire perché un muone in movimento decade circa 12 volte dopo, vorrei provare ad analizzare il fatto sperimentale, lasciamo volutamente da parte la possibilità che il tempo possa rallentare con la velocità, dato che concretamente non abbiamo trovato una ragione logica, proviamo a comprendere il vero funzionamento meccanico di questa particella.
Noi sappiamo che il muone è una particella con una carica negativa e con una massa a riposo di 105,6 MeV/c
, circa 207 volte la massa dell'elettrone; dal momento che le loro interazioni sono simili a quelle dell'elettrone, un muone può essere anche pensato come un elettrone pesante, sappiamo anche che la sua velocità è prossima a quella della luce, questo perché è un prodotto dei raggi cosmici molto energetici; il muone come ho già detto è una particella instabile e la sua durata è stata misurata in 2.10 secondi “da fermo”, ma i muoni che arrivano sulla Terra non sono fermi, cosa succede ad una particella con massa se portata ad una velocità prossima a quella della luce? Qui anche la teoria della relatività ci potrebbe dare un aiuto infatti ci dice che la massa a riposo aumenta con l'aumentare della velocità, subito sotto Fig. 9.1 è riportata la formula che spiega il fenomeno.



Vi ricordate il capitolo sull'aumento di massa? Adesso noi sappiamo che nella realtà non esiste nessun aumento di massa, qui può esserci solo un aumento d'inerzia della massa che da la possibilità di accumulare tanta energia cinetica nella massa e questa inerzia tende all'infinito alla velocità della luce.

Qui i fisici relativisti nell'affermare che il decadimento del muone è un fatto sperimentale che certifica la relatività forse sono stati troppo frettolosi, loro non hanno esaminato cosa succede veramente all'interno del muone.

Bisogna sempre tener presente che il muone è una particella generata dalla pura energia dei raggi cosmici molto energetici che impattando l'alta atmosfera toccano altre particelle, protoni con massa ed innescano la “creazione” del muone, probabilmente più che al rallentamento del tempo la soluzione sta proprio nella massa della particella, infatti se noi leggiamo la formula relativistica figura 9.1 capiamo che la massa del muone è sottoposta ad una forza spaventosa nell'attraversare la nostra atmosfera.
Allora perché dovremmo usare questa formula relativistica subito sotto è riportata Fig. 9.2, per giustificare il rallentamento del tempo per il muone?



La velocità come energia cinetica può essere molto vitale per delle particelle con massa instabili, questa può allungare di molto proprio il loro decadimento, faccio notare che si sta parlando di decadimento, quindi il muone consumata la propria energia decade trasformandosi in un elettrone e due neutrini, cosa può far decadere più velocemente una particella morente se non proprio la mancanza di moto? Cioè togliendo l'energia cinetica data proprio dalla propria velocità della particella con massa del muone.
Qui il problema non sono i fatti sperimentali accertati, è la loro giusta interpretazione.
Nella Fig.9.2 questa formula applicandola all'esperimento non certifica il rallentamento del tempo confermando la teoria della relatività, ma certifica solamente un tempo in secondi di decadimento diverso del muone dato proprio dalla sua inerzia della massa sottoposta ad una grande velocità.

Questi due argomenti sono stati già trattati nel capitolo l'aumento d'inerzia con la velocità e il comportamento della massa con la velocità. Sono i due argomenti che spiegano bene l'elevato accumulo di energia cinetica e il ritardato decadimento del muone.

Capire che il muone a quella velocità va incontro a delle sollecitazioni che arrivano a modificare la composizione della materia stessa, perché le sollecitazioni in gioco a quella velocità con l'aggiunta dell'attrito dell'aria possono essere notevoli. Noi parliamo di una particella con una massa a riposo di 105,6 MeV/c
, circa 207 volte la massa dell'elettrone, per una particella a quelle velocità nell'atmosfera essere 207 volte maggiore è comunque una enormità.

Ecco perché un muone in moto ha un ritardo nel suo decadimento a differenza di un muone fermo. La formula nella Figura 9.2 può essere considerata una formula non relativistica, questa calcola solo il tempo di decadimento ritardato del muone quando è sottoposto ad una velocità prossima a quella della luce.







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