Bem vindos!

 

Este site foi desenvolvido para disseminar os conhecimentos em física de Partículas. Para isso propomos uma série de materiais, incluindo aulas, textos, videos, desenvolvidos para auxiliar professores e alunos no conhecimento da Física Moderna e Contemporânea.

A busca da Física Contemporânea por uma compreensão do microcosmo está cada vez mais desafiadora e dispendiosa, envolvendo uma rede de ideias, teorias e conceitos complexos.

Vencendo as barreiras nacionais e continentais, os laboratórios se obrigaram a uma nova prática científica: a das grandes colaborações internacionais.

A partir dos anos 60, quando se consolidou a Física das Interações Fundamentais, a fenomenologia e as grandes redes de grupos experimentais assumiram um papel marcante no diálogo teoria-experimentação.

 

A Fisíca das Partículas Elementares 

 

Alguns dos equipamentos mais utilizados na busca por novas partículas subatômicas são os aceleradores de partículas. Eles apresentam percursos com alto vácuo, onde feixes de partículas são lançados e acelerados por diferença de potencial ou um campo magnético. Quando os feixes atingem uma velocidade alta, geralmente próxima à velocidade da luz, as partículas são colocadas em rotas de colisão com outras partículas ou sólidos para que, literalmente, se quebrem em pedaços menores.

Assim são investigadas as partes que compõem as partículas do feixe inicial, ou a partícula ou sólido usado como alvo. As colisões são usadas para, por exemplo, obter a composição química de objetos sólidos.

 

Cronologia das Partículas Elementares

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Partículas Elementares

 

As principais partículas que compõem os átomos são os prótons, os elétrons e os nêutrons. Contudo, de acordo com o modelo atual – conhecido como modelo padrão, sabe-se hoje que os prótons e os nêutrons não são as menores partículas da matéria: há os quarks.

O Modelo Padrão considera que há, na natureza, as seguintes partículas: seis tipos de quarks, os quais compõem os hádrons, partículas mais pesadas e maciças, como prótons, nêutrons e mésons; léptons, partículas mais leves e indivisíveis, como os elétrons; e os bósons, partículas sem massa, mediadoras das interações entre quarks e léptons. Como o elétron é um lépton, continua sendo uma das partículas elementares.

Para cada partícula, existe uma antipartícula, que é uma partícula idêntica a ela em todos os aspectos, como massa e energia, mas diferente na carga, que, embora de mesma intensidade, é oposta em sinal. A colisão entre a partícula e a respectiva antipartícula resulta na aniquilação de ambas e na liberação de energia.

 

 

QUARKS E LÉPTONS

 

 

Os quarks são organizados em três pares. O par de quarks com menor massa é o up e down, e o par com maior massa é o top e bottom, o outro par é composto dos quarks charm e strange.

 

Os léptons podem ser de dois tipos: com carga elétrica e sem carga elétrica. Os três léptons com carga são o elétron, o múon (μ) e o tau (ζ). Desses, o elétron tem massa bem menor que a dos outros dois. Os neutrinos (ν) têm carga elétrica nula e pequena massa. Cada lépton também tem sua antipartícula, a antipartícula do elétron é chamada de pósitron.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HÁDRONS

 

 

As partículas compostas de quarks são encontradas sempre em grupo e recebem o nome de hádrons. Uma propriedade comum aos hádrons é a de apresentarem cargas elétricas inteiras, porque são combinação de quarks, com cargas elétricas individuais fracionárias. Os hádrons são classificados em:

- bárions: partículas formadas por três quarks, como é o caso do próton e do nêutron;

- mésons: partículas instáveis, por serem constituídas por um quark e um antiquark, como o píon (π). O único dos mésons que não é tão instável é o kaon (k+), por isso também chamado de strange.

 

Modelo Padrão

 

Segundo o Modelo Padrão, toda a matéria é composta por três tipos de partículas elementares: léptons, quarks e intermediadoras.

 

Léptons

 

Os números quânticos que descrevem bem a família dos léptons são quatro e fazem com que os 6 léptons se acomodem em 3 famílias, também conhecidas como gerações. São: carga, número eletrônico, número muônico, número tauônico.

Ainda há 6 antiléptons, cujos números quânticos apresentam sinais de carga contrários. Léptons e antiléptons somam 12 partículas elementares.

 

Quarks

 

Os 6 quarks também aparecem em 3 gerações, e os números quânticos adequados são: carga, up, down, estranheza, charme, bottom e top.

Os quarks aparecem em três cores e há também os antiquarks, o que perfaz um total de 36 destas partículas.

 

Intermediadoras

 

Força Eletromagnética: uma das quatro interações fundamentais da natureza, que se manifesta por meio das cargas elétricas, ou seja, é a força que age sobre uma carga puntiforme quando esta se encontra sob a ação de outra carga, de um campo elétrico ou de um campo magnético. Pode ser atrativa ou repulsiva, dependendo dos sinais das cargas. Quem carrega a força eletromagnética é o fóton.

 

Força Forte: a mais forte das quatro interações fundamentais da natureza manifesta-se a curtas distâncias. É ela que mantém o núcleo estável apesar da enorme força de repulsão eletrostática entre os prótons (cargas elétricas iguais se repelem). O núcleo é formado por prótons e nêutrons que são constituídos de quarks, os quais são mantidos coesos pela força forte. Quem medeia a força entre os quarks são os glúons.

 

Força Fraca: uma das quatro interações fundamentais da natureza, a força fraca atua tanto entre quarks como entre léptons. Observada pela primeira vez em estudos dos decaimentos radioativos, é responsável pela transmutação dos quarks, ou seja, a mudança de um certo tipo de quark (sabor) para outro tipo, pela emissão de um bóson intermediário virtual como, por exemplo, u→  d + w+. A interação fraca é o único processo que permite quarks e léptons mudarem de sabor.

 

Força Gravitacional: apesar de ser a mais fraca das quatro interações fundamentais da natureza, é a mais fácil de ser observada. É ela que mantém os aglomerados de planetas, estrelas e galáxias, sendo responsável pela estrutura de larga escala do universo.

 

A contagem final nos leva a 61 partículas elementares.