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| Partículas Elementares () |
Você já deve conhecer as partículas atômicas e também a função de cada uma. Deve estar pensando: os elétrons, de carga negativa, orbitam ao redor no núcleo numa região conhecida como orbital eletrônico, já no núcleo há prótons, de carga positiva e nêutrons, de carga neutra, organizados de uma forma densa, formando um conjunto compacto, com menor estado de energia possível.
Tudo isso está correto, mas são partículas atômicas, as elementares, são aquelas 17 descritas no Modelo Padrão da Física de Partículas, contando mais 17 antipartículas.
O Modelo Padrão
O Modelo Padrão é baseado na simetria, sendo assim, as partículas são construídas de forma semelhante e se dividem em dois grandes grupos: Os Férmions - incluem quarks (que um conjunto formam os hádrons) e léptons - e as Partículas Mediadoras- incluem fótons, bósons W, Z e de Higgs, grávitons e glúons.
Todas essas partículas foram matematicamente descritas e posteriormente comprovada a sua existência em experimentos com aceleradores de partículas.
Férmions
É uma única partícula que se comporta como um metapartícula, pois não apresentam estrutura interna, sendo que todas as outras partículas se originam dela.
Embora seja uma única metapartícula, ela pode ser classificada pela sua força eletromagnética, que é dada pela orientação Spin. Você se lembra o que é um Spin?
Embora seja uma única metapartícula, ela pode ser classificada pela sua força eletromagnética, que é dada pela orientação Spin. Você se lembra o que é um Spin?
Spin
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| Orientação Spin de Partículas () |
Embora toda partícula seja caracterizada por um conjunto de 3 números quânticos, também é necessário caracterizá-la pelo Spin.
De forma simples, o Spin é a orientação, horária ou anti-horária, em que a partícula gira ao redor do próprio eixo.
O mesmo acontece no movimento de rotação da Terra, ou quando se lança um pião.
Mas como o Spin interfere nas partículas?
Simples! Quando partículas semelhantes se aproximam elas tendem a se repelirem, correto?
Não, elas irão realmente se repelirem se o Spin de ambas tiverem a mesma orientação, caso contrário, embora, ainda haja uma força de repulsão, elas conseguem permanecerem próximas. Por isso existe a Regra de Hund para preenchimento de orbitais eletrônicos ( apenas o par de elétrons com Spin contrários entre si, ocuparam o mesmo orbital.
No texto Evolução do Estado da Matéria há uma descrição sobre a Regra de Hund.
Desta forma, os férmions podem ser classificados como Spin-Up, quando o spin tem sentido anti-horário e Spin- Down e cada partícula apresenta sua antipartícula.
Tanto o neutrino como o elétron são simétricas em relação a força fraca e não simétricas em relação a força magnética, já o neutrino é eletricamente neutro e o elétron não.
Desta forma, um fóton é capaz de alterar a orientação do campo eletromagnético de um elétron, mas não de um neutrino.
No texto Evolução do Estado da Matéria há uma descrição sobre a Regra de Hund.
Desta forma, os férmions podem ser classificados como Spin-Up, quando o spin tem sentido anti-horário e Spin- Down e cada partícula apresenta sua antipartícula.
Léptons
As partículas que compõem esse grupo são imunes a interações de força nuclear forte, sendo as partículas definidas por léptons: múons, tau, elétrons e os três saberes de neutrinos- neutrino de elétron, neutrino de múon e neutrino de tau.Tanto o neutrino como o elétron são simétricas em relação a força fraca e não simétricas em relação a força magnética, já o neutrino é eletricamente neutro e o elétron não.
Desta forma, um fóton é capaz de alterar a orientação do campo eletromagnético de um elétron, mas não de um neutrino.
Neutrinos
Das quatro forças que atuam na Natureza, o neutrino responde a duas, a força nuclear fraca e a força gravitacional. Embora mais leve que o elétron, não interage facilmente com matéria.
É a segunda partícula mais abundante do universo, pois é produzida nas reações nucleares das estrelas e geram a energia dessas, sendo que cada neutrino se transmuta espontaneamente no outro (Oscilação de Neutrinos).
Estima-se que para que um neutrino interaja com um próton é necessário uma chapa de chumbo com espessura de um ano-luz.
Quarks
Os quarks são as partículas que interagem com todas as quatro forças das partículas mediadoras, sendo responsáveis pela formação de partículas no núcleo atômico. Ao todo são seis: bottom, charm, strange, top, up e down.
Os Quarks apresentam carga denominada cor, que pode ser quarks vermelho, quarks azul e quarks verdes. Embora o nome dessas partículas dê a entender que elas apresenta cor, isso não é verdadeiro, a diferença entre elas ocorre por uma "carga elétrica" e cada valor é definido por uma cor. Desta forma, os 6 quarks totalizam 18 quarks distintos levando em conta a carga cor e 18 antiquarks seguindo a mesma propriedade.
Os Quarks apresentam carga denominada cor, que pode ser quarks vermelho, quarks azul e quarks verdes. Embora o nome dessas partículas dê a entender que elas apresenta cor, isso não é verdadeiro, a diferença entre elas ocorre por uma "carga elétrica" e cada valor é definido por uma cor. Desta forma, os 6 quarks totalizam 18 quarks distintos levando em conta a carga cor e 18 antiquarks seguindo a mesma propriedade.
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| Variação carga cor de Quarks constituintes de Nêutrons () |
Os quarks sempre estão confinados em hádrons, até hoje, não foi observado quarks livres. E sempre a soma algébrica das cargas dos quarks que formam um hádron é um valor inteiro multiplo da carga elementar do elétron.
Hádrons
Particulas que apresentam estrutura interna formada por uma organização de quarks, os mais conhecidos são o nêutron e o próton.
Porém há também o báron que é formado por 3 quarks ou antiquarks e o méson que é formado por 1 quark e um antiquark não correspondente.
Sabe-se que o núcleo atômico é denso e formado por dois tipos distintos de bárions, os prótons e nêutrons, que se mantém unidos pelos glúons. Um próton é formado 3 quaks (1 down e 2 up) e um nêutron também por 3 quarks (2 down e 1 up)
Partículas Mediadoras
De forma geral, os bósons são responsáveis pela transmissão ou comunicação de várias forças, também são conhecidos como partículas virtuais ou partículas de força, por serem constituidas basicamente por energia e massa ínfima ou nenhuma..
Os Bósons W e Z foram descobertos em 1983, diferentemente do que esperava, esses bóson apresentavam massa, cerca de 100 vezes mais que um próton, isso gerou um conflito entre o "Conceitual" e o "Experimental".
Afim de corrigir essa "falha" nos conceitos sobre esses Bósons, criou-se uma nova partícula, o Bóson de Higgs.
Os Bósons W e Z foram descobertos em 1983, diferentemente do que esperava, esses bóson apresentavam massa, cerca de 100 vezes mais que um próton, isso gerou um conflito entre o "Conceitual" e o "Experimental".
Afim de corrigir essa "falha" nos conceitos sobre esses Bósons, criou-se uma nova partícula, o Bóson de Higgs.
Bóson Z e W
São partículas que mediam a força fraca, de Spin equivalente a 1, sendo o bóson Z uma partícula eletricamente nula, sem momento magnético, tendo como si mesma, sua antipartícula. O Bóson Z está associado a transfereia de momento, spin e energia em todo espalhamento elástico de matéria, sem que haja absorção ou emissão de novas partículas
Já o bóson W é eletricamente carregado, com momento magnético diferente de zero, sendo que W+ apresenta carga elétrica positiva e o W- carga elétrica negativa, e, um é antipartícula do outro. O bóson W a partícula mediadora da absorção ou emissão de neutrinos, cuja carga está associada a absorção ou emissão de elétrons ou pósitrons.
Grávitons
Ainda não foi observado, pois sua força é muito mais fraca que as outras, o que dificulta sua medição. Contudo essa partícula é a responsável pela transmissão da força gravitacional, já que a Teoria da Gravitação Universal não se encaixa adequadamente no Modelo Padrão.
Glúons
Responsáveis pela transmissão de força nuclear forte.
Fótons
Partícula mais abundante no Universo. Responsáveis pela transmissão de força eletromagnética. Quando estática apenas o campo elétrico é perceptível, contudo em movimento, o campo magnético também se torna perceptível.
Referencias
http://mundoestranho.abril.com.br/ciencia/o-que-e-o-boson-de-higgs/
https://hypescience.com/o-que-e-e-de-onde-veio-o-modelo-padrao-da-fisica/
http://www.scielo.br/pdf/rbef/v31n1/v31n1a06.pdf
https://pt.wikipedia.org/wiki/Neutrino
https://pt.wikipedia.org/wiki/B%C3%B3sons_W_e_Z
https://hypescience.com/o-que-e-e-de-onde-veio-o-modelo-padrao-da-fisica/
http://www.scielo.br/pdf/rbef/v31n1/v31n1a06.pdf
https://pt.wikipedia.org/wiki/Neutrino
https://pt.wikipedia.org/wiki/B%C3%B3sons_W_e_Z