De que é constituído o universo?
As partículas elementares
As partículas elementares
Adriana Oliveira Bernardes
adrianaobernardes@uol.com.br
A física de partículas, inserida no que chamamos de física moderna, vem sendo introduzida aos poucos na educação básica. O fato acaba fazendo com que o conhecimento atual não seja de domínio da nova geração, que sofre bombardeio constante da mídia no que diz respeito a vários temas da área. Muitas informações divulgadas estão relacionadas ao funcionamento do maior acelerador de partículas já construído, o LHC (Large Hadrons Colider).
Radiação, partículas e teoria da relatividade são assuntos presentes na mídia nos dias de hoje e, por este motivo, devem fazer parte dos currículos, a fim de motivar o aprendizado do aluno.
Saindo de minha incursão pelo mundo do ensino, voltemos ao assunto que nos propomos a desenvolver: afinal de contas, de que é constituído o universo?
A matéria, tal qual a conhecemos — formada por prótons, nêutrons e elétrons —, representa 4% do total de massa do universo; os outros 96% são formados por matéria escura e energia escura.
Nesses 96%, 23% é matéria escura e 73%, energia escura. Tanto uma quanto a outra não são visíveis e não podem ser detectadas por telescópios.
Sabemos que elas existem devido aos efeitos que causam na matéria visível. Esses fenômenos nos levam a crer que ou as leis físicas devem ser modificadas ou realmente existe algo que nos escapa à compreensão — aquilo que vem sendo chamado de matéria e energia escura.
Uma discussão mais aprofundada do assunto será realizada em artigos futuros. O objetivo deste é tratar especificamente do que chamamos partículas elementares que constituem a matéria.
Uma partícula elementar é o menor elemento do qual é feito a matéria. Elétrons, quarks e fótons, que constituem a matéria, são elementares. Pelo menos, até hoje não se descobriu que são compostos de outras partículas.
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| Galáxia de Andrômeda: em rota de colisão com a Via Láctea, é formada, como todo universo visível, por matéria bariônica, formada por prótons e elétrons. |
Prótons e nêutrons, bem como partículas denominadas hádrons — vale a pena lembrar que o acelerador de partículas, o LHC, é chamado ‘grande colisor de hádrons’ — não são elementares, pois são formados por partículas chamadas quarks.
Existem seis tipos de quarks: top, botton, charm, up, down e strange. Os prótons são formados por dois quarks up e um quark down e o nêutron por dois quarks down e um up.
Cada um dos quarks possui sua antipartícula correspondente. Então temos até agora 12 partículas fundamentais. Porém, os quarks também possuem o que chamamos de cores. Isto está relacionado à sua unidade de carga hadrônica. São três cores diferentes. Se cada quark pode possuir três cores diferentes, já temos em nossa contagem, um total de 36 partículas elementares.
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| Foto disponível em http://www.astro.iag.usp.br |
Temos também as partículas de força, chamadas partículas mediadoras: fóton, bóson w, bóson z, glúons e grávitons (não foram detectados). Chegamos ao número 53. Também existem oito tipos de glúons, o que aumenta o número de partículas para 60.
A última partícula, também chamada ‘partícula de Deus’, o bóson de Higgs, ainda não foi detectado, porém trabalhos estão sendo realizados no LHC para detectá-lo e já existem evidências dele em experimentos.
Então, são 36 quarks, 12 léptons, 12 partículas mediadoras e o bóson de Higgs — um total de 61 partículas.
Com a descoberta do bóson de Higgs, estaria fechado o Modelo Padrão, explicando os 4% de matéria visível do universo.
Em breve prosseguiremos nesta viagem pelo interior da matéria. Até lá!
SUGESTÃO DE LEITURA:
Recomendo o texto de Maria Cristina Batoni Abdala, que é completo, descrevendo as partículas elementares e abordando o Modelo Padrão.
http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol6/Num1/charme.pdf
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