Quarks

Explicamos o que são quarks, como foram descobertos e o que é o modelo de quark. Além disso, outras partículas subatômicas.

O que são quarks?

Los quarks o cuarks são um tipo de partícula subatômica elementarque se enquadra na categoria de férmions, e cujas fortes interações constituem a matéria dos núcleos atômicos. Seu nome vem do romance Finnegans Wake do autor irlandês James Joyce.

quarks são partículas do que são feitos prótons e nêutronsbem como outros tipos de minúsculas partículas chamadas hádrons.

Esses termos podem ser confusos, mas não é necessário entendê-los em um nível tão técnico para saber o que é um quark: as menores partículas da matéria, que interagem livremente com as quatro forças físicas elementares: força gravitacional, força eletromagnética, força nuclear forte força e força nuclear fraca.

Junto com os léptons, os quarks são os próprios blocos de construção da matéria. Assim como existe matéria e antimatéria, também existem quarks e antiquarks.

Além disso, existem seis tipos ou “sabores” de quark. Assim, todos os mésons e bárions da matéria podem ser construídos, ou seja, mais de 200 partículas subatômicas diferentes, combinando três quarks (ou antiquarks) diferentes (bárions), ou um quark-antiquark (mésons), ligados por fortes interações. .

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Descoberta de quarks

Por muitas décadas assumiu-se que prótons, nêutrons e elétrons eram as partículas fundamentais da matéria, ou seja, que nada poderia existir menor que eles.

No entanto, o estudo dos chamados nucleons (nêutrons e prótons, habitantes do núcleo do átomo) mostrou que seu tamanho era muito maior que o dos elétrons e que isso poderia significar que eles, por sua vez, seriam formados por algo menor. e mais simples. Os quarks vieram para responder a essa pergunta.

Simultaneamente, foram proposto em 1964 por Murray Gell-Mann e George Zweigembora de forma totalmente independente. Esses cientistas observaram a necessidade de quarks existirem devido à natureza da forte interação entre as partículas no núcleo atômico.

Além disso, muitas de suas propriedades eram inexplicáveis, a menos que houvesse estruturas internas dentro de prótons e nêutrons. Assim, a existência de três partículas menores, chamadas quorks (posteriormente quarksembora Zweig inicialmente tenha proposto o nome ases ou “ases”), que teriam uma carga elétrica de 1/3 e 2/3 de carga.

esta hipótese foi verificado experimentalmente no SLAC (Stanford Linear Accelerator Center ou “Stanford Center for Linear Accelerator) nos anos subsequentes. Mas o experimento indicou que não havia três, mas seis partículas que poderiam compor prótons e nêutrons. Por esta descoberta, Taylor, Kendall e Friedman ganharam o Prêmio Nobel de Física de 1990..

Modelo de quarks

Dentro do modelo padrão de matéria com o qual lidamos hoje, os quarks ocupam o lugar mais simples na matéria.

Dependendo do tipo de quarks que combinamos, poderemos obter diferentes tipos de partículas, de acordo com a regra de classificação de hádrons (o chamado “Modelo Quark”), que establece seis tipos distintos de quark (o sabores“sabores”), cada um dotado de um “número quântico” que define sua carga elétrica:

• Acima (acima). Dotado de um isospin +1/2 como número quântico.
• Abaixo de (baixa). Dotado de um isospin -1/2 como número quântico.
• Encanto (charme). Dotado de um charme +1 como um número quântico.
• Esquisito (estranho). Dotado de estranheza -1 como número quântico.
• Tope (topo) ou verdadeiro (verdade). Dotado de superioridade (topness) +1.
• Inferior (inferior) ou beleza (beleza). Dotado de uma inferioridade (fundo) -1.

Tudo isso pode parecer muito estranho e soar como algo saído de um videogame, mas faz sentido dentro do modelo quark, se pensarmos que essas minúsculas partículas se juntam em trigêmeos ou tríades para formar diferentes tipos de partículas subatômicas maiores.

Quando a soma de suas cargas dá números inteiros, eles formam hádrons.

A isso deve ser acrescentado, no entanto, que os quarks eles podem ter mais três tipos de carga, que é a “cor”. Não se trata bem da cor, porém, mas esse é o nome que os cientistas deram a essa propriedade que é um tipo de afinidade, responsável pela forte atração nuclear (através de outra partícula chamada “glúons”).

Essas cores podem ser azul, verde ou vermelho, e é o que distingue, por exemplo, nêutrons e prótons dos elétrons (partículas do tipo lépton), já que estes últimos não são formados por quarks e não sentem a forte interação nuclear. o fraco.

De acordo com este modelo, As partículas fundamentais da matéria são os quarks e os léptons..

Outras partículas subatômicas

Outros tipos de partículas subatômicas são:

• Fermions. Junto com os bósons, eles são as partículas fundamentais da matéria, caracterizadas por terem um spin semi-inteiro ou momento angular (1/2, 3/2, etc.). Existem apenas dois tipos de férmions: quarks e léptons.
• Leptones. Eles são um tipo de férmion, dotado de spin ½ (ou + ou -) e que não experimenta, ao contrário dos quarks, a forte interação nuclear da matéria. Existem seis tipos de léptons: elétrons, múons, taus, neutrinos de elétrons, neutrinos de múons e neutrinos de tau. As três primeiras têm carga elétrica +1 ou -1 e as demais têm carga 0.
• Bosones. Junto com os férmions, são as partículas fundamentais da matéria, caracterizadas por terem um spin inteiro (0, 1, 2, etc.) e não obedecem ao princípio de exclusão de Pauli. Exemplos de bósons são fótons, glúons ou grávitons, ou seja, partículas que carregam as forças conhecidas.
• Estalagens. São bósons, ou seja, hádrons com spin inteiro 0 ou 1, que respondem a forte interação nuclear, portanto são formados por quarks, segundo o estado quark-antiquark.
• Baronesa. Eles são compostos por três quarks e seus exemplos mais representativos são o nêutron e o próton, embora também existam outros tipos altamente instáveis.

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Referências

• “Quark” na Wikipédia.
• “Modelo de quarks” na Wikipedia.
• “Quarks” no Astrojem.
• “Quarks” em Hiperfísica. (Espanhol)
• “A revolução quark” no El País. (Espanha)
• “Cinquenta anos de quarks” no CERN.
• “O que são quarks?” (vídeo) na Escola Fuse.
• “Quark (partícula subatômica)” na Enciclopédia Britânica.