Caro(a) Leitor(a);
As teorias e descobertas de milhares de físicos desde a década de 1930 resultaram em uma compreensão notável da estrutura fundamental da matéria: tudo no Universo é constituído por alguns blocos de construção básicos chamados partículas fundamentais, governados por quatro forças fundamentais. Nossa melhor compreensão de como essas partículas e três das forças se relacionam entre si está encapsulada no Modelo Padrão da física de partículas. Desenvolvido no início da década de 1970, ele explicou com sucesso quase todos os resultados experimentais e previu com precisão uma ampla variedade de fenômenos. Com o tempo e por meio de muitos experimentos, o Modelo Padrão se consolidou como uma teoria da física bem testada.
Partículas de matéria
Toda a matéria ao nosso redor é feita de
partículas elementares, os blocos de construção da matéria. Essas partículas
ocorrem em dois tipos básicos chamados quarks e léptons. Cada grupo consiste em
seis partículas, que são relacionadas em pares, ou "gerações". As
partículas mais leves e estáveis compõem a primeira geração, enquanto as
partículas mais pesadas e menos estáveis pertencem à segunda e terceira
gerações. Toda a matéria estável no universo é feita de partículas que
pertencem à primeira geração; quaisquer partículas mais pesadas decaem
rapidamente para as mais estáveis. Os seis quarks são pareados em três gerações
- o "quark up" e o "quark down" formam a primeira geração,
seguidos pelo "quark charm" e "quark strange", depois o
"quark top" e o "quark bottom (ou beauty)". Os quarks
também vêm em três "cores" diferentes e só se misturam de maneiras
que formam objetos incolores. Os seis léptons estão dispostos de forma
semelhante em três gerações – o "elétron" e o "neutrino do
elétron", o "múon" e o "neutrino do múon", e o
"tau" e o "neutrino do tau". O elétron, o múon e o tau
possuem carga elétrica e massa considerável, enquanto os neutrinos são
eletricamente neutros.
Forças e partículas transportadoras
Existem quatro forças fundamentais em ação no universo: a força forte, a
força fraca, a força eletromagnética e a força gravitacional. Elas atuam em
diferentes faixas e têm intensidades diferentes. A gravidade é a mais fraca,
mas tem um alcance infinito. A força eletromagnética também tem alcance infinito,
mas é muitas vezes mais forte que a gravidade. As forças fraca e forte são
efetivas apenas em um alcance muito curto e dominam apenas no nível das
partículas subatômicas. A força fraca é mais fraca que a força forte e a força
eletromagnética, mas ainda é muito mais forte que a gravidade. A força forte,
como o nome sugere, é a mais forte de todas as quatro interações fundamentais.
Três das forças fundamentais resultam da troca de partículas portadoras
de força, que pertencem a um grupo mais amplo chamado "bósons".
Partículas de matéria transferem quantidades discretas de energia trocando
bósons entre si. Cada força fundamental tem seu próprio bóson correspondente –
a força forte é transportada pelo "glúon", a força eletromagnética é
transportada pelo "fóton" e os " bósons W e Z "
são responsáveis pela força fraca. Embora ainda não tenha sido encontrado, o
"gráviton" deve ser a partícula portadora de força correspondente à
gravidade. O Modelo Padrão inclui as forças eletromagnética, forte e fraca e
todas as suas partículas portadoras, e explica bem como essas forças atuam
sobre todas as partículas da matéria. No entanto, a força mais familiar em
nossa vida cotidiana, a gravidade, não faz parte do Modelo Padrão, pois
encaixá-la confortavelmente nessa estrutura provou ser um desafio difícil. A
teoria quântica usada para descrever o micromundo e a teoria da relatividade geral
usada para descrever o macromundo são difíceis de encaixar em uma única
estrutura. Ninguém conseguiu tornar as duas matematicamente compatíveis no
contexto do Modelo Padrão. Mas, felizmente para a física de partículas, quando
se trata da minúscula escala das partículas, o efeito da gravidade é tão fraco
que chega a ser desprezível. Somente quando a matéria está em massa, na escala
do corpo humano ou dos planetas, por exemplo, o efeito da gravidade predomina.
Portanto, o Modelo Padrão ainda funciona bem, apesar da relutante exclusão de
uma das forças fundamentais.
Até aqui tudo bem, mas...
...ainda não é hora de os físicos encerrarem o assunto. Embora o Modelo
Padrão seja atualmente a melhor descrição do mundo subatômico, ele não explica
o quadro completo. A teoria incorpora apenas três das quatro forças
fundamentais, omitindo a gravidade. Há também questões importantes que ela não
responde, como " O que é matéria escura? " ou
" O que aconteceu com a antimatéria após o Big Bang? ",
"Por que existem três gerações de quarks e léptons com escalas de massa
tão diferentes?" e muito mais. Por último, mas não menos importante, há
uma partícula chamada bóson
de Higgs , um componente essencial do Modelo Padrão.
Em 4 de julho de 2012, os experimentos ATLAS e CMS
no Grande Colisor de Hádrons (LHC) do
CERN anunciaram que haviam observado, cada um, uma nova partícula na
região de massa em torno de 126 GeV. Essa partícula era consistente com o bóson
de Higgs, mas foi necessário mais trabalho para determinar se era ou não o
bóson de Higgs previsto pelo Modelo Padrão. O bóson de Higgs, conforme proposto
no Modelo Padrão, é a manifestação mais simples do mecanismo de
Brout-Englert-Higgs. Outros tipos de bósons de Higgs são previstos por outras
teorias que vão além do Modelo Padrão.
Em 8 de outubro de 2013, o Prêmio Nobel de Física foi concedido
conjuntamente a François Englert e Peter Higgs “pela descoberta teórica de um
mecanismo que contribui para nossa compreensão da origem da massa de partículas
subatômicas e que foi recentemente confirmado pela descoberta da partícula
fundamental prevista, pelos experimentos ATLAS e CMS no Grande Colisor de
Hádrons do CERN”.
Portanto, embora o Modelo Padrão descreva com precisão os fenômenos
dentro de seu domínio, ele ainda está incompleto. Talvez seja apenas parte de
um panorama maior que inclui uma nova física oculta nas profundezas do mundo subatômico ou nos recantos escuros
do universo. Novas informações de experimentos no LHC nos ajudarão a encontrar
mais dessas peças que faltam.
Para saber mais, acesse o link>
Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos de Economia, Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia Climatologia). Participou do curso Astrofísica Geral no nível Georges Lemaître (EAD), concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Em outubro de 2014, ingressou no projeto S'Cool Ground Observation, que integra o Projeto CERES (Clouds and Earth’s Radiant Energy System) administrado pela NASA. Posteriormente, em setembro de 2016, passou a participar do The Globe Program / NASA Globe Cloud, um programa mundial de ciência e educação com foco no monitoramento do clima terrestre.
>Autor de cinco livros, que estão sendo vendidos nas livrarias Amazon, Book Mundo e outras.
Livraria> https://www.orionbook.com.br/
Page: http://econo-economia.blogspot.com
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e-mail: heliocabral@econo.ecn.br
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