Cio' che vedete sono delle "foto" di cio' che succede nello scontro di due particelle elementari di alta energia: un elettrone e un positrone.

Queste foto sono fatte con la "macchina fotografica" Aleph: un bidone fatto per lo piu' di ferro alto 7 metri e lungo 10 con le pareti spesse 2 metri. Questo bidone e' disposto dove avviene l'urto in modo che questo avvenga nel suo centro.

Dallo scontro nasce un fuoco d'artificio di tracce. Ogni traccia sta a indicare che si e' formata una nuova particella e la traccia e' la scia lasciata dal suo passaggio:come un aereoplano,la particella e' troppo piccola per essere vista ma la sua scia e' ben visibile.

Alcune particelle essendo senza carica elettrica non lasciano scia, ma diventano visibili quando vanno a cozzare contro le pareti producendo uno sciame di nuove particelle e fermandosi(per questo il bidone massiccio).

Solo i fantomatici neutrini riescono a sfuggire senza lasciare traccia del loro passaggio.

Tornando alle particelle che si scontrano, esse sono il comunissimo elettrone,quello del televisore. Il positrone e' quello che si dice l'antiparticella dell'elettrone: uguale in tutto al primo tranne per la carica(positiva).

Esso in natura non esiste, ma si puo' produrre accelerando elettroni e facendoli urtare contro un pezzo di materiale. Tra le briciole dopo l'urto ci sono dei positroni che uno puo' raccogliere e usare per farli scontrare con normali elettroni.

Quando una particella si incontra con la sua antiparticella, scompare in un gran fuoco d'artificio di nuove particelle. Ma come sono accelerati gli elettroni e i positroni( i positroni possono essere accelerati nello stesso modo degli elettroni solo che vanno all'indietro)?

Un televisore e' un piccolo acceleratore dove un fascetto di elettroni e' accelerato da una differenza di potenziale(come quella prodotta dalla pila) e deviato da un campo magnetico (come quello di una calamita) in modo da sbattere contro lo schermo spennellandolo. Il Lep e' solo un televisore un po' piu' grande col fascio di elettroni che viene accelerato in un tunnel sottoterra a forma di anello di 7 Km di diametro.In questo modo lo si puo' accelerare di piu' in poco spazio come una macchina su una pista circolare.Anche qui dei magneti disposti a intervalli regolari nel tunnel provvedono a deviare gli elettroni mantenendoli nel tunnel,mentre l'accelerazione viene data da "cavita' ad alta frequenza" nelle quali (gli elettroni) passano giro dopo giro.

In teoria si potrebbe pensare che 1) un anello cosi' grande (e costoso) non sia necessario (una pista da 100 metri potrebbe bastare) e 2) gli elettroni possano essere accelerati all'infinito.

In pratica quando uno fa una cosa del genere vede che all'aumentare della velocita' gli elettroni producono un cono di luce collimata in avanti come quello prodotto da un faro di locomotiva;e a una certa velocita' le cavita' acceleratrici riescono solo a compensare questa perdita( l'acceleratore si trasforma in una costosissima lampadina a luce di sincrotone).

Se si riduce il raggio questa perdita aumenta sempre piu'.Viceversa in un acceleratore lineare essa e' nulla. Ma allora occorrerebbero due tunnel diritti e dopo l'urto i fasci sarebbero persi mentre cosi' possono continuare a circolare per ore.

Per quanto riguarda l'apparato sperimentale, esso potrebbe essere fatto da un pacco di pellicole.Ma ora,cosi' come la pellicola ottica e' sostituita da quella elettronica (CCD) anche qui si preferiscono usare dispositivi in cui un punto della traccia non deve essere guardato in seguito e misurato, ma fornisce da solo le proprie coordinate facilitando l'analisi dell'esperimento che consiste nel registrare tutte le foto "interessanti" e nel vedere se tra le tracce c'e' qualche segno di nuove particelle mai viste prima.

Una nuova particella ha di solito una firma che la fa riconoscere subito come il "pione" che decade in un muone e quindi in un elettrone o la lambda che produce una caratteristica V.Anche un profano guardando parecchie foto di eventi puo' riconoscerle.

Guardando moltissime di queste foto,o meglio, facendole guardare al computer, si e' potuto stabilire che tutta la materia e' fatta da 2 tipi fondamentali di particelle:i leptoni (come l'elettrone) e i quark (i quark non esistono da soli e si pensa che un protone sia fatto da 3 quark). Questi leptoni e quark sono presenti in 3 "generazioni".
Come si fa a capire questo dalle foto? Intanto si accelerano gli elettroni e i positroni in modo tale che quando si scontrano la loro energia e' proprio quella necessaria per formare la particella Z₀ (la particella scoperta da Rubbia). Potete pensare alla Z₀ come qualcosa di identico alla normale luce(che e' fatta di fotoni) ma solo piu' pesante;una luce pesante. Cioe' elettrone e positrone scontrandosi si trasformano in questa luce pesante.
Questa luce pesante e' molto instabile e vive pochissimo trasformandosi subito in altre particelle piu' leggere,queste in altre ancora piu' leggere, finche' non rimangono che le particelle stabili della vita di tutti i giorni (come elettrone,protone,neutrino,etc). Ora avviene la cosa interessante: come fa a decidere la Z₀ in quale particelle trasformarsi? Be' non decide o per lo meno non ha preferenze e si trasforma in tutte le possibili particelle(questo dipende dal fatto che come la normale luce essa e' energia pura). Se per esempio esistono 6 tipi di particelle fondamentali, e' come se la Z₀ ogni volta prima di decidere ,lanciasse un dado e a seconda di cio' che esce decidesse per un tipo o l'altro dei 6 (da notare che deve produrre assieme particella e antiparticella perche' un fotone=particella+antiparticella).
Percio' non dobbiamo far altro che contare quanti tipi diversi di foto compaiono e da qui stabilire quante particelle fondamentali esistono.

Quello che viene fuori e' che grosso modo meta' delle foto contengono pochissime tracce(sono quelle coi leptoni), l'altra meta' hanno invece molte tracce raggruppate in caratteristici getti (si sono formati i quark). Percio' la materia e' fatta da n coppie di quark e antiquark e n coppie di leptoni e anti leptoni. Ma quanto vale n, cioe' quante sono le "generazioni" di quark leptoni? Se esaminiamo gli eventi di leptoni vediamo che ce ne sono di 3 tipi corrispondenti a tre generazioni di leptoni. La prima gia' la conosciamo:si tratta dell'elettrone e del positrone. La seconda e' muone,antimuone. La terza tau,antitau.

Chiamarle generazioni e' appropriato perche' ad esempio il muone non e' altro che un elettrone piu' pesante che come tale finisce come gia' sappiamo col trasformarsi in particelle piu' leggere stabili.Il tau e' ancora piu' pesante e si trasforma in ancora piu' particelle.

Ora arriviamo ai quark. A questo punto ci aspettiamo 3 generazioni di quark. Purtroppo non e' facile distinguere queste 3 generazioni. Le foto di quark hanno questi getti. Da dove vengono? Come fa un quark a produrre un getto di particelle? I quark sono particelle molto diverse dai leptoni. E' impossibile trovarli da soli e li si ritrova solo a gruppi di 3 come nei protoni oppure a gruppi di 2 (1 quark+1 antiquark) come nei cosiddetti mesoni. Insomma i 2 quark prodotti dalla Z₀ dato che non possono esistere da soli e allontanarsi, sono costretti, per poterlo fare, a produrre una serie di altre coppie quark,antiquark che poi si combinano a formare gli adroni (cosi' si chiamano le particelle fatte da 3 quark) e i mesoni che si ritrovano nei getti. Sono proprio questi spruzzi di particelle prodotti lungo la direzione del quark iniziale a tradire la loro presenza. Studiando le particelle prodotte e classificandole e' possibile risalire al fatto che esistono 3 generazioni di quark ed ogni generazione ha 2 tipi di quark ad es. la prima ha i quark up e down (u,d) che formano i comuni protoni e neutroni del nucleo.