Muito além de Elétrons, Prótons e Nêutrons

Aprendemos no Ensino Médio que tudo ao nosso redor é composto por moléculas, estas são compostas por átomos que interagem através de ligações químicas, e constituindo os átomos temos os elétrons, prótons e nêutrons. Ponto final! Certo? Errado! Após a evolução da ciência que estuda as partículas elementares da matéria, descobrimos que as partículas fundamentais são subdivididas em três grandes classes: os léptons, os quarks e os bósons, sendo estes últimos as partículas de interação.

Talvez você já tenha ouvido falar ou lido esses nomes em alguma revista científica. Mas afinal, o que é essa grande sopa de novos termos e novas partículas?

Os Léptons

O nome lépton significa “leve”, são as partículas que não sofrem influência da força que mantém prótons e nêutrons “presos” no núcleo (força nuclear forte). O lépton mais conhecido é o elétron (e^-) com carga negativa, como todos conhecemos. Outros léptons menos conhecidos são o tau (τ ^-) e o múon (µ^-), ambos também com carga -1, assim como o elétron. Outros létptons são o neutrino do elétron (v_e), neutrino do tau (v_τ) e o neutrino do múon (v_µ), esses por sua vez, não possuem carga.

Todas as partículas citadas acima possuem sua antipartícula, que possuem as mesmas características da partícula correspondente, porem, com carga oposta. Por exemplo, o antielétron, chamado de pósitron (e⁺), possui carga +1.

Os Quarks

Os quarks são partículas fundamentais que possuem carga elétrica fracionada, nunca sendo encontradas livres como os léptons, estando sempre agrupadas. Aos agrupamentos de quarks dá-se o nome de hádrons. São conhecidos seis tipos de quarks: up (u), down (d), strange (s), charm (c), botton (b) e top (t). Suas cargas são frações da carga do elétron: +2/3e, -1/3e, -1/3e, +2/3e, -1/3e e +2/3e, respectivamente.

Como dito anteriormente, os quarks sempre são encontrados em grupos, sendo estes de dois ou três. Os pares (quark + antiquark) são chamados de mésons, e a junção de três quarks ou de antiquarks é chamada de bárion. Os bárions mais conhecidos são justamente os prótons e os nêutrons. Um próton é formado por três quarks “uud” (up, up, down) enquanto o nêutron é formado por três quarks “udd” (up, down, down). Outros bárions menos famoso já foram detectados experimentalmente, como o Ômega menos (Ω^-) com a configuração “sss” e o Sigma mais (Ʃ⁺) com configuração “uus”, por exemplo.

Hádrons: Próton e Neutron

Dentre os mésons, o mais famoso é o Méson Π, ou Píon. Este é o responsável pela interação entre prótons e nêutrons, mantendo-os presos no núcleo através da força de maior intensidade do universo conhecida pelo homem, a força nuclear forte (falarei sobre as forças fundamentais do universo mais adiante, e com mais detalhes em outra matéria).

 

Os Bósons

Os bósons, também chamados de partículas de interação ou partículas mediadoras, mantém unidas as partículas elementares para formar outras partículas. Cada fenômeno físico observado, desde uma colisão de galáxias até quarks agitando-se em um próton, pode ser explicado por estas interações. As partículas de força são quatro, cada uma associada a uma força fundamental do universo:

Ø  Fóton (talvez a mais famosa) é o mediador da força eletromagnética que liga os elétrons ao núcleo e os átomos nas moléculas. Além disso, é a partícula responsável por todo o espectro eletromagnético.

Ø  W (pode ser W⁺ ou W^-) e Z⁰ são as partículas de força fraca. Essas partículas medeiam as transformações nucleares nos fenômenos de radioatividade.

Ø  Glúons são partículas de interação forte que medeiam a força que mantém os quarks ligados e confinados nos hádrons. São considerados a cola da matéria.

Ø  Gráviton é a partícula mediadora da interação gravitacional. Existe apenas em teoria, pois não foi detectada ainda. Muitos físicos teóricos tentam descrever uma teoria quântica para a gravidade.

Um grande problema que o modelo padrão apresentava (a falta de explicação para as massas das partículas) foi resolvido com a recente confirmação de existência da famosa “partícula de Deus”, o Bóson de Higgs, detectado no ano passado (tema para uma futura matéria).

Modelo Atual da Matéria

E este é o modelo padrão para a matéria aceito hoje pelos cientistas. Muitas novas partículas foram confirmadas, e talvez muitas outras ainda serão descobertas, pois as buscas científicas agora se concentram em volta da matéria escura.