1900-1964

Stava crescendo, particolarmente interessante, il campo della meccanica quantica, che alterò completamente i principi fondamentali della fisica.

1900 – Max Planck suggerisce che le radiazioni sono quantizzate (esistono cioè in quantità discrete).

1905 –Albert Einstein, uno dei pochi a prendere sul serio le idee di Planck, propone un quantio di luce (il fotone), che si comporta come una particella. Altre sue teorie spiegano l' equivalenza tra massa ed energia, il principio di equivalenza, la relatività speciale.

1909 –Hans Geiger e Ernest Marsden, sotto la supervisione di Rutherford, "sparano" particelle alfa contro una lamina di ferro, osservando i grandi angoli di deviazione delle particelle. Deducono così che l' atomo deve avere un nucleo piccolo, denso e carico positivamente.

1912 - Einstein descrive la curvatura dello spazio-tempo.

1913 –Niels Bohr costruisce con successo una teoria atomica basata su idee quantiche.

1919 – Rutherford trova la prima prova dell' esistenza del protone.

1921- James Chadwick e E.S. Bieler concludono che qualche intensa forza tiene assieme il nucleo dell' atomo.

1923 – Arthur Compton descrive la natura quantica dei raggi x, confermando che i fotoni sono particelle.

1925 – Wolfgang Pauli formula il principio di esclusione per gli elettroni di un atomo.

1925 – Walter Bothe e Hans Geiger dimostrano che massa ed energia sono conservate nei processi atomici.

1926 – Erwin Schroedinger sviluppa la meccanica delle onde elettromangetiche, che descrive il comportamento dei bosoni. G.N. Lewis propone il nome "fotone" per il quanto di luce.

1927 – Si osserva che alcuni materiali emettono elettroni (decadimento beta). Dal momento che sia l' atomo che il nucleo hanno energie discrete, è difficile capire come gli elettroni prodotti possano avere uno spettro continuo.

1927 –Werner Heisenberg formula il principio di indeterminazione: più si sa circa l' energia di una particella, meno si può sapere sulla sua posizione spazio-temporale (e viceversa). Lo stesso principio vale per la coppia momento della particella-coordinate spaziali.

1928 – Paul Dirac combina la meccanica quantica e la relatività speciale per descrivere l' elettrone.

1930 –La meccanica quantica e la relatività speciale sono state precisamente descritte. Ci sono solo tre particelle fondamentali: protoni, elettroni e fotoni. Max Born, venuto a conoscenza dell' equazione di Dirac, afferma: "La fisica come la conosciamo sarà finita in sei mesi".

1930 –Wolfgang Pauli suggerisce l' idea del neutrino per spiegare lo spettro continuo dell' elettrone nel decadimento beta.

1931 – Paul Dirac si accorge che le particelle cariche positivamente richieste dalla sua equazione sono nuovo oggetti (le chiama "positroni"). Esse sono esattamente come gli elettroni, ma cariche positivamente. E' questo il primo esemppio di antiparticelle.

1931 – James Chadwick scopre in neutrone. I meccanismi di interazione nucleare e decadimento divengono di primaria importanza.

1933-34 – Enrico Fermi propone una teoria del decadimento beta che introduce l' interazione debole. Questa è la prima teoria ad usare esplicitamente i neutrini e le trasformazioni delle caratteristiche delle particelle.

1933-34 –Hideki Yukawa combina relatività e teoria quantica per descrivere le interazioni nucleari come uno scambio di nuove particelle (mesoni chiamati "pioni") tra protoni ed elettroni. Dalla massa del nucleo, Yukawa intuisce che la massa della nuove particelle è circa 200 volte quella dell' elettrone.

1937 – Scoperta una particella con massa 200 volte quella dell' elettrone. In seguito si scoprirà che essa è un muone.

1938 –E.C.G. Stuckelberg osserva che protoni e neutroni non decadono: la loro stabilità non può essere spiegata in termini di conservazione della carica, così egli propone che particelle pesanti sono comunque stabili.

1946-47 –I fisici si rendono conto che la particella di Yukawa è la prima delle particelle della seconda generazione. La scoperta è totalmente inaspettatata: il termine "leptone" viene introdotto per descrivere particelle che non interagiscono troppo intensamente.

1947 –Scoperto un mesone che interagisce con forza, il pione. Sviluppo di procedure per calcolare le proprietà di elettroni, positroni e fotoni.

1948 –Il sincro-ciclotrone di Berkeley produce il primo pione artificiale.

1949 –Enrico Fermi e C.N. Yang suggeriscono che un pione è composto da un nucleone (una particella che sta nel nucleo) ed un anti-nucleone. Scoperta la particella K+ attraverso il suo decadimento.

1950 – Scoperto il pione neutro.

1951 – Due nuovi tipi di particelle scoperti, lambda0 e K0.

1952 - Scoperta di particelle chiamate delta (delata++, delta+, delta-, delta0).

1953 - Donald Glaser inventa la camera a bolle. Il cosmotrone a Brookhaven, un acceleratore da 1.3 GeV, inizia a funzionare.

1953 - Inizia il proliferare di moltissime nuove particelle.

1953-57 - Alcuni esperimenti dimostrano una distribuzione delle cariche all' interno dei protoni e anche dei neutroni, suggerendo una qualche struttura interna di questi oggetti, anche se essi sono ancora ritentuti particelle fondamentali.

1954 - C.N.Yang e Robert Mills sviluppano quelle teorie, le "gauge theories", che diventeranno la base del modello standard.

1957 - Julian Schwinger scrive un articolo proponendo l' unificazione della forza d' interazione debole con quella elettromagnetica.

1957-59 - Julian Schwinger, Sidney Bludman e Sheldon Glasgow, in articoli diversi, suggeriscono che l' interazione debole potrebbe essere trasmessa da pesanti bosoni carichi, chiamati in seguito W+ e W-. In realtà era stato Yukawa a discutere ciò venti anni prima, ma proponendo il pione come quanto mediatore.

1962 - Alcuni esperimenti verificano che ci sono due diversi tipi di neutrini (i neutrini elettronici e muonici).