As Partículas elementares
Você já se perguntou do que as “coisas” são feitas?
Talvez, sua resposta inicial é que as “coisas” são formadas por átomos. E, você está certo em pensar assim! Você também deve saber que um átomo é constituído por estruturas menores: prótons, nêutrons e elétrons. Talvez, a novidade é saber que algumas dessas partículas apresentam estruturas menores ainda, as partículas elementares. Essas partículas carregam esse nome, pois são estruturas que não podem ser “quebradas”, ou seja, são partículas fundamentais e que formam tudo a nossa volta.
Representação das Partículas Elementares. Fonte: Própria (2019)
Das partículas que constituem um átomo, apenas o elétron é uma partícula elementar. Os prótons e nêutrons apresentam estruturas internas, os dois apresentam 3 quarks que se mantém unidos por glúons. Vamos dar uma pausa antes que você se confunda com esses nomes, mas voltaremos a discuti-los em breve!
A teoria física que melhor descreve as partículas elementares e suas interações é conhecida como Modelo Padrão. Segundo essa teoria, as partículas elementares se dividem em 2 grupos: as partículas que formam a matéria (=Férmions) e as partículas responsáveis pelas interações fundamentais (=Bósons).
PARTE 1: As partículas que constituem a matéria (= Férmions)
Até onde conhecemos, a matéria representa menos de 5% do Universo e, ela pode ser dividida em 2 famílias de partículas elementares, os quarks e os léptons.
Clique em cada uma das abas abaixo para saber mais sobre essas partículas!
Os quarks aparecem em 6 tipos: up, down, charm, strange, top e botton. Cada tipo pode aparecer em 3 “cores” diferentes (vermelho, verde e azul), totalizando 18 quarks distintos.
Os 18 tipos de quarks
Na natureza, os quarks são encontrados em grupos, estruturas conhecidas como Hádrons. Esses hádrons podem ser classificados em Bárions (estruturas de 3 quarks) ou Mésons (estruturas de 1 quark e 1 antiquark).
Os prótons e nêutrons são exemplos de bárions, apresentando 3 quarks cada um conforme a ilustração.
Quarks dentro
do próton e do Nêutron – Ilustração: Beatriz Abdalla/Jornal da USP
Obs.: Existem regras para esse agrupamento, mas não serão discutidas neste texto.
Os léptons também aparecem em 6 tipos: elétron, neutrino do elétron, múon, neutrino do múon, tau e neutrino do tau. Note que temos 3 tipos de neutrinos!
Os 6 tipos de léptons
Essas partículas não se agrupam entre si como os quarks.
Ao todo, a matéria é constituída de 24 partículas elementares: 6 léptons e 18 quarks.
PARTE 2: Antimatéria e antipartículas
Ao ouvir a palavra antimatéria, muitos pensam em algo muito complexo e bem distante da compreensão de um leigo. Porém, a ideia de antimatéria é bem simples!
A antimatéria é praticamente um irmão gêmeo da matéria, enquanto a matéria é constituída de partículas, a antimatéria é constituída de antipartículas.
CEREBITO EXPLICA: Antipartícula
Em geral, a partículas e sua antipartícula apresentam algumas propriedades idênticas, como: a massa e o spin.
Vimos a pouco que as “coisas” são feitas de matéria, sendo que a matéria é formada por prótons, nêutrons e elétrons. De maneira análoga, a antimatéria é feita de antiprótons, antinêutrons e antielétrons (=pósitron). Enquanto o próton tem carga elétrica positiva, o antipróton tem carga elétrica negativa. Enquanto o elétron tem carga negativa, o pósitron tem carga positiva. E, assim por diante.
Átomo e antiátomo. Fonte: Brasil escola.
Clique na aba abaixo para saber quem são as antipartículas e algumas curiosidades!
Para cada quark e cada lépton existe uma respectiva antipartícula, os antiquarks e os antiléptons, eles estão apresentados nas tabelas a seguir. Note que temos 3 antineutrinos!
Os 18 Antiquarks
Os 6 antiléptons
Representação
Para fins didáticos, toda vez que nos referirmos a antimatéria utilizaremos uma barra sobre o símbolo que representa a matéria. Exemplo:
Curiosidade 1: Aniquilação matéria-antimatéria
Um fato interessante sobre o tema é que quando a matéria e a antimatéria se encontram, elas se aniquilam. Por exemplo, um pósitron deixa de existir rapidamente após encontrar um elétron.
Curiosidade 2: Assimetria matéria-antimatéria
Acredita-se que no início do Universo havia um pouquinho a mais de matéria em relação a antimatéria, após aniquilarem restou a matéria que conhecemos hoje. Logo, podemos deduzir que a antimatéria possui um tempo curto de vida, pois ao encontrar a matéria, deixa de existir. Isso explica a dificuldade dos cientistas em estudar a antimatéria.
Para saber mais da antimatéria, clique no endereço abaixo. Não deixe de ler!
https://www.symmetrymagazine.org/article/april-2015/ten-things-you-might-not-know-about-antimatter
Ao todo, temos 24 partículas elementares que constitui a antimatéria: 6 antiléptons e 18 antiquarks.
PARTE 3: As partículas que mediam as interações (=Bósons)
Toda matéria que observamos se mantém unida e estável graças as interações fundamentais, as quais ocorrem por meio das partículas mediadoras.
Clique em cada uma das abas abaixo para saber mais!
As partículas mediadoras são: o fóton, os glúons (existem 8 tipos), os bósons de interação fraca (Z, W+ e W–) e o gráviton (nunca detectado e desprezível no mundo subatômico).
Essas partículas são responsáveis por mediar as 4 interações fundamentais da natureza: Forte, Fraca, Eletromagnética e Gravitacional.
Para cada uma das interações é associada uma partícula mediadora.
A Interação Eletromagnética tem o fóton como partícula mediadora.
A Interação Forte tem o glúon como partícula mediadora.
A Interação Fraca tem o bóson de interação fraca como partícula mediadora.
A Interação Gravitacional tem o gráviton como partícula mediadora.
As 12 partículas mediadoras
Como “funcionam” as partículas mediadoras?
Por exemplo, um próton atrai um elétron através da Interação Eletromagnética, durante o tempo de interação, há troca de fótons entre as 2 partículas. Da maneira análoga, existe partículas que trocam glúons e outras que trocam bósons W ou Z. Os neutrinos só trocam bósons W ou Z!
Existe uma outra partícula de interação, o Bóson de Higgs. Ele apresenta características um pouco diferente das outras partículas mediadoras, sendo responsável pelo surgimento das massas das partículas elementares. Curiosamente, dentre todas as partículas, ela foi a última a ser detectada, em 2012, pelo experimento Large Hadron Collider (LHC), no CERN.
O Bóson de Higgs, popularmente conhecida como ‘A partícula de Deus’
Ao todo, os bósons são representados por 13 partículas elementares. Eles apresentam partículas iguais as suas antipartículas, com exceção dos Bósons W+ e W– (partícula e antipartícula).
PARTE FINAL: Todas as Partículas Elementares!
A tabela abaixo foi retirada do texto “Sobre o discreto charme das Partículas Elementares“ e agrupa as 61 partículas discutidas até aqui (24 férmions + 24 antiférmions + 13 bósons).
Todas as partículas elementares
Por enquanto, essas são as partículas elementares! Bom lembrar que a ciência já nos mostrou várias vezes que está em constante desenvolvimento e evolução!
Para complementar o estudo, assista o vídeo da Univesp TV e entenda mais sobre as partículas elementares.
Clique na imagem para assitir.
CONCLUSÕES SOBRE OS NEUTRINOS
