"Do que o mundo é feito?"

"O que o mantém unido?"

O Pensador de Rodin

Do que o Mundo é Feito?Por que tantas coisas neste mundo

compartilham as mesmas características? 

As pessoas concluíram que a matéria que compõe o mundo é na verdade um conglomerado de

alguns blocos fundamentais de construção da natureza. 

A palavra "fundamental" é a chave aqui.

Entendemos por blocos fundamentais de construção objetos que são simples e sem estrutura - não são constituídos por nada menor. 

Mesmo na Antigüidade, as pessoas procuravam organizar o mundo ao seu redor em elementos fundamentais, como terra, ar, fogo e água. 

Hoje nós sabemos que há algo mais fundamental que terra, água, ar e fogo...

Por volta de 1900, as pessoas pensavam nos átomos como bolas permeáveis com

pequenas quantidades de carga elétrica vibrando internamente. 

As pessoas logo perceberam que poderiam classificar os átomos em grupos que compartilham propriedades

químicas similares. Isso indicava que os átomos eram compostos de simples blocos de construção, e que

esses blocos em diferentes combinações é que determinavam quais átomos teriam quais propriedades

químicas.

Mas na realidade há átomos e espaço.

Mas o átomo é fundamental?

Além disso, experimentos que "olharam" o interior de um átomo usando sondas de partículas

indicaram que os átomos tinham estrutura e que não eram somente bolas permeáveis.

Esses experimentos ajudaram os cientistas a determinar que os átomos têm um minúsculo

núcleo denso, positivo e uma nuvem de elétrons negativos (e-). 

O Núcleo é Fundamental?

Por parecer pequeno, sólido e denso, os cientistas pensaram originalmente que o núcleo era fundamental.

Mais tarde, descobriram que ele era feito de prótons (p), que são carregados positivamente, e nêutrons (n), que não têm carga.

Os Prótons e os Nêutrons são Fundamentais?

Os físicos descobriram que os prótons e os nêutrons são compostos de partículas ainda menores, chamadas quarks.

Até onde sabemos, os quarks são como os pontos na geometria. Eles não são compostos de nada mais. 

Depois de testar extensivamente essa teoria, os cientistas agora suspeitam que os quarks e o elétron são fundamentais. 

A Escala do Átomo

Este é o modelo atômico moderno.

Os elétrons estão em constante movimento em torno do núcleo; os prótons e os nêutrons vibram

dentro do núcleo e os quarks vibram dentro dos prótons e

nêutrons.

Se fossemos desenhar o átomo em escala e fizéssemos os prótons e nêutrons com um centímetro de diâmetro, então os elétrons e quarks deveriam ter um diâmetro menor do que o de um fio de cabelo e o diâmetro do átomo inteiro deveria ser maior que o comprimento de trinta campos de futebol! 99,999999999999% do volume de um átomo é apenas espaço vazio! 

Ao mesmo tempo que um átomo é pequeno, o núcleo é dez mil vezes menor que o átomo, e os quarks e elétrons são pelo menos dez vezes menores que eles.

O Que Estamos Procurando?

Os físicos constantemente procuram novas partículas. Quando as encontram, eles as classificam e tentam achar padrões universais que dizem sobre como os blocos fundamentais de construção do universo interagem.

Os físicos desenvolveram uma teoria chamada O Modelo Padrão, que explica o que é o mundo e o que o mantém unido. É uma teoria simples e compreensível que explica todas as centenas de partículas e interações complexas com apenas:

- 6 quarks. 

- 6 léptons. O lépton mais conhecido é o elétron.

- Partículas transportadoras de força, como o fóton.

DO QUE O MUNDO É FEITO?

Quarks e Léptons

Quarks comportam-se diferentemente dos léptons, e para cada tipo de partícula de matéria há uma partícula de antimatéria correspondente.

Matéria e Antimatéria

Para cada tipo de partícula de matéria que nós encontramos, existe uma partícula correspondente de

antimatéria ou uma antipartícula. 

As antipartículas parecem-se e comportam-se como suas correspondentes partículas de matéria, exceto pelo fato de terem cargas opostas.

Um próton é eletricamente positivo, ao passo que um antipróton é eletricamente negativo. A gravidade afeta a matéria e a antimatéria do mesmo modo, porque a gravidade não é uma propriedade ligada à carga. Uma partícula de matéria tem também a mesma massa de uma antipartícula. 

Câmara de Bolhas

Câmaras de bolhas constituíram-se num tipo importante de detector de partículas de 1953 até os anos 70. A idéia por trás de uma câmara de bolhas é a de que, quando você atira partículas carregadas em um líquido aquecido acima de seu ponto de ebulição, as partículas deixarão para trás um rastro constituído de bolhas. Isso faz com que seja fácil achar a trajetória das partículas e descobrir coisas importantes como sua carga e massa. 

Quarks

Quarks são um tipo de partícula de matéria. A maior parte da matéria que vemos em nossa volta é feita de prótons e nêutrons, os quais são compostos de quarks.

Os quarks têm a característica não usual de possuírem uma carga elétrica fracionária, diferente da do próton e do elétron, que têm cargas inteiras de +1 e -1, respectivamente. Os quarks também transportam outro tipo de carga, denominada carga de cor, que discutiremos mais tarde.

Hádrons, Bárions, Mésons

Embora os quarks individuais tenham cargas elétricas fracionárias, eles se combinam de tal maneira que os hádrons possuem uma rede de cargas elétricas inteiras. Outra propriedade dos hádrons é que eles não possuem carga de cor, embora os quarks possuam por si mesmos carga de cor.

...são hádrons compostos por três quarks (qqq). 

Como os prótons são constituídos por dois quarks up e um quark down (uud), eles são bárions. E assim também são os nêutrons (udd). 

...são os que contêm um quark (q) e um antiquark ( ). 

As antipartículas de um méson têm seus quarks e antiquarks trocados. Como os mésons são constituídos por uma partícula e uma antipartícula, eles são bastante instáveis. O méson kaon (K-) vive mais tempo do que a maioria dos mésons e é, por isso, que ele é denominado "estranho" e quem lhe deu esse nome ao quark estranho, foi um de seus componentes.