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[] PartÃculas Elementares [O.J.P.
Éboli]
PartÃculas Elementares
Oscar J.P. Éboli
Instituto de FÃsica,
Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Há milhares de anos a humanidade pergunta-se quais são os
blocos fundamentais que compõem toda a matéria e eventualmente o universo. A
resposta a esta questão variou muito ao longo dos tempos, conforme a capacidade
de observação e a tecnologia de cada época. Por exemplo, no final do século XIX
acreditava-se que os elementos básicos da natureza fossem os átomos, os quais
eram bem classificados usando-se a tabela periódica de Mendeleev. Todavia, no
inÃcio do século XX ficou claro que os átomos são formados por um núcleo e
elétrons. A FÃsica de PartÃculas tem como seu objetivo o estudo dos
constituintes fundamentais da matéria, suas propriedades e suas interações,
sendo que
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a FÃsica de PartÃculas moderna
é o mais ambicioso e organizado esforço humano
para compreender a matéria no seu nÃvel mais básico. Para tanto, utilizamos
grandes aceleradores de partÃculas, os quais são os maiores microscópios já
construÃdos, chegando a explorar distâncias da ordem de
10-18, ou seja,
10-18 do tamanho do átomo!
O que Sabemos
Atualmente, consideramos que as partÃculas
fundamentais são os seis quarks (up, down, estranho, charme, bottom e top),
os três léptons carregados (elétron, múon e tau) e os três neutrinos
associados aos léptons; vide quadro ao lado. Forças em FÃsica de PartÃculas
são associadas à troca de partÃculas da mesma forma que uma pessoa
ganha/perde momento quando pega/arremessa uma bola. Por isso, além destas
partÃculas, a lista dos constituintes básicos da matéria inclui as
partÃculas que carregam as forças eletromagnética, fraca e forte, a saber, o
fóton, os bósons
e
 e o glúon
 , respectivamente. Todos os quarks e
léptons podem interagir através da força fraca, ao passo que somente os
quarks sentem a força forte e as partÃculas carregadas, a força
eletromagnética. Presentemente, têm sido exploradas distâncias tão pequenas
quanto 10-18
m, um milésimo do tamanho de um
próton, sendo que nenhuma dessas partÃculas mostrou possuir estrutura,
i.e, ser composta.
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Mais informações
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) e down (
). Estados ligados de três quarks
formam o próton (
) e o nêutron (
), os quais por sua vez se combinam
para constituir o núcleo atômico. Os quarks, que formam os prótons e
nêutrons, são ligados pela força forte através da troca de glúons. Por outro
lado, a força entre um elétron e o núcleo atômico é devida à troca de
fótons. Numa primeira aproximação, os átomos são compostos de quarks e
elétrons, mas numa descrição mais precisa devemos também incluir os fótons e
glúons responsáveis pelas forças necessárias para manter o sistema unido.
Apesar de os neutrinos sofrerem ação apenas da força fraca e não formarem
estados ligados, eles são muito importantes para os processos de geração de
energia que ocorrem em estrelas tais como o Sol. Portanto, devemos
acrescentar o neutrino do elétron à lista das partÃculas relevantes para a
matéria que observarmos a nossa volta. 