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[] Partículas Elementares [O.J.P. Éboli

Partículas Elementares
Oscar J.P. Éboli

Instituto de Física, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
 

Há milhares de anos a humanidade pergunta-se quais são os blocos fundamentais que compõem toda a matéria e eventualmente o universo. A resposta a esta questão variou muito ao longo dos tempos, conforme a capacidade de observação e a tecnologia de cada época. Por exemplo, no final do século XIX acreditava-se que os elementos básicos da natureza fossem os átomos, os quais eram bem classificados usando-se a tabela periódica de Mendeleev. Todavia, no início do século XX ficou claro que os átomos são formados por um núcleo e elétrons. A Física de Partículas tem como seu objetivo o estudo dos constituintes fundamentais da matéria, suas propriedades e suas interações, sendo que

a Física de Partículas moderna é o mais ambicioso e organizado esforço humano para compreender a matéria no seu nível mais básico. Para tanto, utilizamos grandes aceleradores de partículas, os quais são os maiores microscópios já construídos, chegando a explorar distâncias da ordem de 10-18, ou seja, 10-18 do tamanho do átomo!

O que Sabemos

 Atualmente, consideramos que as partículas fundamentais são os seis quarks (up, down, estranho, charme, bottom e top), os três léptons carregados (elétron, múon e tau) e os três neutrinos associados aos léptons; vide quadro ao lado. Forças em Física de Partículas são associadas à troca de partículas da mesma forma que uma pessoa ganha/perde momento quando pega/arremessa uma bola. Por isso, além destas partículas, a lista dos constituintes básicos da matéria inclui as partículas que carregam as forças eletromagnética, fraca e forte, a saber, o fóton, os bósons  e e o glúon , respectivamente. Todos os quarks e léptons podem interagir através da força fraca, ao passo que somente os quarks sentem a força forte e as partículas carregadas, a força eletromagnética. Presentemente, têm sido exploradas distâncias tão pequenas quanto 10-18  m, um milésimo do tamanho de um próton, sendo que nenhuma dessas partículas mostrou possuir estrutura, i.e, ser composta.

 

A matéria que encontramos no nosso dia-a-dia é constituída por elétrons e quarks up ( ) e down (). Estados ligados de três quarks formam o próton () e o nêutron (), os quais por sua vez se combinam para constituir o núcleo atômico. Os quarks, que formam os prótons e nêutrons, são ligados pela força forte através da troca de glúons. Por outro lado, a força entre um elétron e o núcleo atômico é devida à troca de fótons. Numa primeira aproximação, os átomos são compostos de quarks e elétrons, mas numa descrição mais precisa devemos também incluir os fótons e glúons responsáveis pelas forças necessárias para manter o sistema unido. Apesar de os neutrinos sofrerem ação apenas da força fraca e não formarem estados ligados, eles são muito importantes para os processos de geração de energia que ocorrem em estrelas tais como o Sol. Portanto, devemos acrescentar o neutrino do elétron à lista das partículas relevantes para a matéria que observarmos a nossa volta.

Mais informaes

 
 
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