La ottuplice via
Nel 1961, utilizzando una branca della matematica nota come teoria dei gruppi di simmetria, Gell-Mann concepisce un sistema di classificazione delle particelle , in cui le particelle vengono raggruppate in famiglie, descritte da otto numeri quantici che ne definiscono caratteristiche e proprietà comuni. Gell-Mann chiama questo schema eightfold way ("ottuplice via"). Per tale teoria nel 1969 Gell-Mann vince il Nobel per la Fisica.
Considerò per primi gli otto barioni, con spin ½ : nucleoni (protoni e neutroni), iperoni (lambda, sigma+, sigma0, sigma- , xi0, xi-). Disegnando un diagramma della loro stranezza in funzione della loro carica, usando un sistema di assi obliquo, osservò che sei barioni formano un esagono e i restanti due si trovano nel suo centro.
Figura 1-Griglia esagonale eightfold way per gli otto barioni a spin 1/2
Considerando poi la famiglia di mesoni con spin 0 (pione+,pione0, pione-, kaone+, kaone01, kaone02, mesone eta, di+, di0), costituita sia dalle particelle che dalle antiparticelle, per un totale di nove di tali mesoni, ancora una volta emerge una configurazione esagonale. In questo caso, le particelle sul perimetro giacciono dal lato opposto alle loro antiparticelle, e le restanti tre stanno al centro.
Fig.2- Griglia eightfold way per i nove mesoni a spin zero
I gruppi di barioni e mesoni possono essere visualizzati in molte altre configurazioni entro il riferimento di eightfold way. Per esempio la famiglia di barioni con spin 3/2 contiene dieci particelle sistemate in una configurazione simile a quella dei birilli del bowling. Dopo la proposta dello schema, una delle particelle mancava, doveva ancora essere scoperta.
Gell-Mann predisse che la particella mancante, che chiamò omega-meno (W -), avrebbe avuto spin 3/2, carica -1, stranezza -3, e un’energia a riposo di circa 1680 MeV. Nel 1964 alcuni scienziati trovarono la particella mancante e confermarono tutte le proprietà previste. Gli schemi di eightfold way hanno molto in comune con lo schema della tavola periodica (dove gli elementi sono separati anch’essi in famiglie), inoltre l’esistenza di tale schema suggerisce che barioni e mesoni hanno una struttura più elementare.
