-O que é Átomo?
Todas as substâncias são formadas por partículas denominadas moléculas, e estas, por sua vez, são constituídas por partículas menores, denominadas átomos. No modelo mais aceito atualmente ( que leva em consideração o Modelo atômico de Bohr), o átomo possui um núcleo que concentra sua massa, composto por prótons e nêutrons e uma região periférica ao redor do núcleo onde os elétrons ficam girando, chamada de eletrosfera.
-O que é uma partícula subatômica?
O termo partícula deriva do latim partícula e significa parte muito pequena, corpo diminuto ou corpúsculo. As "partículas subatômicas" são entes de dimensões quase desprezíveis, como os elétrons ou as partículas que formam os nêutrons e prótons, ou seja, são as menores porções localizadas de matéria-energia conhecidas. O termo "matéria-energia" se deve ao comportamento dual onda-matéria, facilmente verificado para entes com essas minúsculas dimensões(esse comportamento será abordado em um segundo momento com o Experimento do Canhão de Fótons).
No final do século XIX, em 1897, foi descoberta a primeira partícula por Joseph John Thomson, o elétron. Depois da descoberta do núcleo (em 1911 por Ernest Rutherford) já foi comprovada a existência de muitas outras partículas subatômicas, que começaram a ser organizadas por um conjunto de números quânticos.
-O que é são antipartículas ?
Antipartículas são as partículas elementares que constituem a chamada antimatéria, podendo originar os antielementos, como o antihidrogenio. Elas dão forma a antiátomos da mesma maneira que elétrons, prótons e nêutrons dão forma a átomos normais da matéria. Toda a partícula tem a sua antípartícula, que pode ser considerada igual à partícula correspondente apenas com a carga oposta. Existem ainda as partículas neutras, como o fóton.
Por exemplo:
· anti-elétrons ( ou pósitrons, elétrons com carga positiva)
· anti-prótons (prótons com carga negativa)
· Anti-nêutrons (com carga nula como os nêutrons)
Sempre que uma antípartícula colide com a sua respectiva partícula, elas se aniquilam.
Desde que foram descobertos novas divisões para o átomo, foram estabelecidas leis fundamentais da matéria-energia que governam suas relações. Isso levou os cientistas a procurarem encontrar soluções teóricas que unifiquem e simplifiquem o estudo da estrutura fundamental do Universo. E esse é o objetivo da física de partículas, estudada pela Mecânica Quântica, a busca à forma mais básica da natureza, desde as enormes dimensões, como a formação de galáxias e estrelas ate as mais minúsculas dimensões imagináveis e inimagináveis.
Todo o nosso mundo visível se fundamenta nesse nível invisível das partículas elementares(blocos básicos da matéria).
Uma das primeiras descobertas de subpartículas atômicas foram os quarks, capazes de interagir com as quatro forças existentes, a primeira evidência de sua existência foi encontrada nos experimentos feitos com aceleradores de partículas em 1967(esses experimentos serão explicados a diante quando tratarmos sobre Bóson de Higgs). A partir dessa descoberta foi possível descrever a composição de diversas outras partículas pela combinação de quarks, foi assim que a teoria do Modelo Padrão começou a ser montado. Com a evolução da teoria, foram descobertos outros quarks: quark do topo , quark do fundo, quark charmoso, quark estranho, "up" quark e o "down" quark.
Além dos quarks foram descobertos os Léptons, outro tipo de partícula que não interage fortemente, no grupo dos léptons pode se observar: o Elétron e seu neutrino correspondente, o Muon e seu neutrino correspondente e o Tau e seu neutrino correspondente.
As forças tem papel fundamental na construção desse Modelo, pois sem elas não existiria a interação entre as partículas, logo não existiria o universo. Existem quatro forças fundamentais na natureza:
· Força eletromagnética: responsável pela propagação de luz e o magnetismo.
· Força nuclear fraca: é usada para explicar a energia produzida pelo sol e é responsável pela radiação.
· Força nuclear forte: responsável por manter os quarks unidos para formar os prótons e nêutrons, essa força, ao contrário das outras não fica menos poderosa com a distância de seu alcance.
· Força gravitacional: responsável por atrair dois corpos um para o outro.
No nível quântico e minúsculo é preciso ter um jeito diferente de pensar sobre forças, elas são causadas por ‘’trocas’’ entre partículas, tais trocas geram partículas virtuais chamadas bósons, eles são responsáveis por gerar as forças fundamentais:
· Os glúons são as partículas que surgem da interação dos quarks, eles são responsáveis por gerar a força forte.
· Os bósons W e Z são responsáveis pela força fraca.
· Os fótons (γ) são responsáveis por gerar a força eletromagnético.
· Os bósons responsáveis pela gravidade são apenas hipotéticos, os ‘’ grávitons’’ não podem ser confirmados devido a pouca intensidade que a gravidade possui em nível atômico.
Essa troca que gera a força pode ser explicada por uma área da Física de partículas chamada Cromodinâmica Quântica (QCD), ela diz que os quarks estão em constante mudança e possuem três cargas diferentes que são descritas nas partículas como cores(vermelho, verde e azul) e nas suas antipartículas como anti-cores correspondentes(ciano, magenta e amarelo, respectivamente), o que fazem esses quarks se unirem é a troca de cor através dos glúons. Os glúons são então de duas cores, carregando uma unidade de cor e uma unidade de anti-cor. As trocas de cores pode ser entendida melhor por esse vídeo:
https://www.youtube.com/watch?v=3fcFTkgZUAU
UM POUCO MAIS SOBRE CADA PARTÍCULA:
Bósons:
Só existem virtualmente e geram as forças que unem as outras partículas e as fazem enteragir.
Entre os exemplos de bósons estão as partículas elementares, como o fóton, o glúon, o bóson de Higgs, e partículas compostas, como mésons.
Quarks:
‘’Up" e "Down" Quarks, formam os prótons e nêutrons. Os demais (quark do topo (quark do fundo, quark charmoso, quark estranho) podem ser encontrados apenas em aceleradores de partículas. Os quarks interagem com a força nuclear fraca, a qual transmuta tipos distintos de quarks. Por exemplo, o quark tipo "charmoso" pode mudar para um quark tipo "estranho" pela emissão de um glúon, que transporta a força nuclear fraca.
Léptons:
Os léptons pertencem a outra ‘’família’’ de subpartículas e não são feitos de quarks. Eles não interagem fortemente, logo seus bósons são responsáveis pela força fraca.
O Elétron possui carga negativa, é o responsável pela criação de campos magnéticos e elétricos.
· O Muon é uma partícula semi-estável e carga eléctrica negativa.
· O Tau é muito parecido com o elétron, ele pode ser genericamente chamado de elétron superpesado.
· O Neutrino surge da desintegração de um nêutron em próton e elétron, é uma partícula sem carga elétrica e que interage com outras partículas através da interação fraca.
Bósons:
Só existem virtualmente e geram as forças que unem as outras partículas e as fazem enteragir.
Entre os exemplos de bósons estão as partículas elementares, como o fóton, o glúon, o bóson de Higgs, e partículas compostas, como mésons.
Quarks:
‘’Up" e "Down" Quarks, formam os prótons e nêutrons. Os demais (quark do topo (quark do fundo, quark charmoso, quark estranho) podem ser encontrados apenas em aceleradores de partículas. Os quarks interagem com a força nuclear fraca, a qual transmuta tipos distintos de quarks. Por exemplo, o quark tipo "charmoso" pode mudar para um quark tipo "estranho" pela emissão de um glúon, que transporta a força nuclear fraca.
Léptons:
Os léptons pertencem a outra ‘’família’’ de subpartículas e não são feitos de quarks. Eles não interagem fortemente, logo seus bósons são responsáveis pela força fraca.
O Elétron possui carga negativa, é o responsável pela criação de campos magnéticos e elétricos.
· O Muon é uma partícula semi-estável e carga eléctrica negativa.
· O Tau é muito parecido com o elétron, ele pode ser genericamente chamado de elétron superpesado.
· O Neutrino surge da desintegração de um nêutron em próton e elétron, é uma partícula sem carga elétrica e que interage com outras partículas através da interação fraca.
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