O Modelo Padrão das Partículas Elementares

 

Fonte: ICTP-SAIFR.org

O Modelo Padrão das Partículas Elementares é a mais completa teoria da Física na atualidade, versando de forma precisa sobre a natureza fundamental das partículas; tal teoria identifica quais são as partículas elementares, como essas partículas interagem entre si e emitem radiação, fornecendo ainda ferramentas para o cálculos de suas grandezas físicas e limites de validade.

É fundamentado pela teoria quântica de campos, ação conjunta da mecânica quântica e da teoria da relatividade geral e restrita; a teoria quântica trata das especulações probabilísticas sendo a teoria da relatividade especial responsável pelas relações  simétricas entre o espaço e o tempo.

No final do século XVI após a apresentação das tabelas periódicas dos elementos, se percebeu um grande número de "átomos elementares" como também uma certa regularidade de algumas propriedades levando os cientistas para o estudo do núcleo do átomo em busca de novos mistérios. O resultado foi uma "nova tabela periódica" constituída por 61 partículas em duas famílias: os Férmions e Bósons; segundo o YouTuber Pedro Loos: coisas são feitas de Férmions e acontecem por causa dos Bósons.

A família dos Férmios é constituída por 48 partículas em dois tipos: os Quarks (36 partículas) e os Léptons (12 partículas) em 3 gerações ou famílias; como propriedade comum, ambas partículas possuem spin  1/2 e obedecem o princípio de exclusão de Pauli, tema de próximos estudos.

Fonte: CERN.org

Os Quarks possuem sabores (tipos) sendo nominados em suas gerações por: up e down (1a geração), charm e strange (2a geração), top e bottom (3a geração), cada um com três variedades diferentes. A propriedade que permite distinguir três quarks diferentes em cada um dos seis sabores é chama de cor, sem relação com o conceito comum que temos; cada quark em sua cor e sabor possue um antiquark (antipartícula) com as mesmas propriedades quântica, exceto a carga elétrica contrária. 

Os Léptos (leves) possuem seis sabores em três gerações: elétron e neutrino do elétron (1a geração), múon e neutrino do múon (2a geração), tau e neutrino do tau (3a geração) cada um com sua antipartícula. 

A família dos Bóson é constituídos por 13 partículas, sendo conhecidas como partículas mensageiras das forças da natureza; são constituídos pelas partículas de Gauge: glúons, fóton, Zo, W+ e W- (bósons vetoriais) e o Bóson de Higgs (bóson escalar).

Os fótons são partículas mensageiras da força eletromagnética, os glúons  são partículas mensageiras da força forte em oito sabores que mantém os quarks confinados no núcleo do átomo; os bóson Zo, W+ e W- levam a mensagem da força fraca para os decaimentos, sendo o bóson de Higgs uma perturbação do campo de Higgs que permeia todo o universo, responsável pela massividade das partículas.

O Modelo Padrão é uma das teorias mais bem-sucedidas na física, e foi comprovado por experimentos em várias áreas, incluindo aceleradores de partículas. No entanto, o modelo tem limitações e não consegue explicar fenômenos como a matéria escura e a gravidade quântica, e por isso os físicos continuam buscando uma teoria mais completa e unificada que possa explicar todos os aspectos da natureza fundamental das partículas.

Para saber mais ... O Modelo Padrão explicado (link)

TIRINHA DO DIA

Próximo tema: A Lagrangeana do Modelo Padrão, espero você na segunda dia 22 de maio

Kleber Bastos

Prof. IFAM/CMC

Colaborador: GEDEP-fis / GIRPEN

Instagram: @fisikanarede