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O que são Quarks?

O que são Quarks?
Desde os primeiros dias da humanidade, temos sido obcecados com descobrir como as coisas funcionam. Uma das melhores maneiras de fazer isso é descobrir o que o mundo é feito. Nos tempos antigos, os estudiosos acreditavam que o universo era composto de quatro elementos básicos – fogo, terra, ar e água. Eter foi adicionado a esta lista por Sócrates, mas mesmo ele estava bastante longe da marca.

Hoje em dia, a maioria das pessoas sabe que tudo o que vemos ou tocamos é composto de elementos encontrados na tabela periódica. Esses elementos são compostos de átomos, que são ainda classificados com base no número de prótons, nêutrons e elétrons que eles contêm. Por um longo tempo, estes foram assumidos como partículas fundamentais – o que significa que você não poderia quebrá-los em nada menor. No entanto, em 1964, que mudou de forma importante. Entrar…. QUARKS!
A questão é…. O que são eles?

O Bloco de Construção Mais Básico.

Embora os quarks tecnicamente existissem desde os primeiros instantes do universo – menos de 1 terasecond (10 ^ -12) após o Big Bang, de fato – não sabíamos que existiam até aproximadamente 13,77 bilhões de anos depois. Tínhamos sido felizes vivendo sob a impressão de que você nunca poderia ir mais pequeno do que prótons, nêutrons e elétrons, mas a loucura dos cientistas prevaleceu, e eles estavam determinados a ir mais fundo.
Os aceleradores de partículas só existem desde meados do século XX, mas eles nos deram uma quantidade incrível de percepção do mundo que nos rodeia. Basicamente, os aceleradores de partículas permitem que os pesquisadores acelerem as partículas até quase a velocidade da luz … e as esmagam umas nas outras. As explosões e separações resultantes das partículas ajudam os cientistas a ver como as partículas interagem e nos dão uma idéia do que poderiam ter sido os primeiros momentos após o Big Bang.
Já em 1964, no Acelerador Linear de Stanford, os resultados dessas experiências de smash-up perplexo pesquisadores. No coração dos átomos, eles notaram três áreas distintas onde os elétrons estavam saltando fora em padrões incomuns – se movendo muito mais longe dos prótons em que estavam sendo esmagados. Os quarks foram inicialmente teorizados como partículas menores que compõem protões, e pesquisas desde então confirmaram sua existência.
Por definição, são partículas subatômicas que compõem cada próton e nêutron na existência. Os elétrons são ligeiramente diferentes, e são chamados tecnicamente leptons, que não são a mesma coisa que quarks. É por isso que os elétrons são tão bons atiçadores em aceleradores de partículas – eles já estão no nível fundamental (ou seja, eles não podem quebrar mais).
Quando esses elétrons estavam se recuperando do protão, e essas três áreas distintas de “rebote” foram observadas, os pesquisadores sabiam que tinham encontrado algo muito especial.

O Mundo Misterioso de Quarks

Enquanto os pesquisadores sabiam que algo estava dentro da concha de um próton, eles nunca tinham esperado o mundo fascinante que eles f0und. Como se vê, nem todos os quarks são criados iguais. Inicialmente, os pesquisadores só sabiam de dois “sabores” de quarks, Up e Down, mas quanto mais olhavam para essas partículas incrivelmente pequenas e passageiras, perceberam que havia outros quatro sabores – Top, Bottom, Strange e Charm.
Os dois quarks mais leves (em termos de massa) são Up and Down, seguido por Strange, Charm, Bottom e Top. Top não é apenas o mais pesado, mas também o quark final a ser descoberto, em 1995.
A maior diferença entre estas seis variedades é a massa dos quarks, mas alguns deles também têm taxas diferentes. Três dos sabores de quark (Up, Top e Charm) têm uma carga de +2/3, enquanto os outros três sabores (Down, Bottom e Strange) têm uma carga de -1/3. Como a maioria de vocês provavelmente sabe, os prótons têm uma carga de +1, enquanto os nêutrons têm uma carga de 0. Portanto, diferentes combinações desses quarks compõem prótons e nêutrons como os conhecemos. Por exemplo, um protão pode ter 2 quarks Up (+4/3) e 1 quark Down (-1/3). Isso totalizaria +1, que é a carga de qualquer próton. Similarmente, um nêutron pode ter 2 quarks Bottom (-2/3) e 1 quark Top (+2/3), igualando uma carga total de 0.
Mantendo estas minúsculas partículas em conjunto são glúons, que são carga de retenção de partículas, semelhante a fótons, embora quarks ter a forte força eletromagnética, enquanto fotões transportar força eletromagnética. Gluons são fascinantes em si mesmos, mas eles são incrivelmente difíceis de separar dos quarks, e só podem ser observados em aceleradores de partículas.
Os pesquisadores também descobriram que esses sabores nem sequer são permanentes; Os quarks de charme podem se transformar em quarks estranhos, e os quarks de Down podem mudar para os quarks Up. Os nomes podem parecer um pouco estranho, mas há uma explicação para eles. Os quarks Up, Down, Top e Bottom foram nomeados por causa de como eles são representados em uma matriz vetorial (+1/2 e -1/2, em termos de sua rotação). O estranho quark foi assim chamado por causa do inusualmente longo tempo de vida da partícula K, que é onde esse quark foi encontrado pela primeira vez. Finalmente, o quark Charm ganhou seu nome porque supostamente “encantou” os pesquisadores que a descobriram, uma vez que forneceu uma simetria tão perfeita ao mundo subatômico.
O que muitas pessoas não percebem é que Up e Down quarks são os únicos que estão ocorrendo naturalmente e podem ser vistos na natureza. Os outros quatro sabores só podem ser testemunhados em aceleradores de partículas, e mesmo assim, eles duram uma fração de um instante, tornando-os muito difíceis de observar e estudar. Acredita-se também que os outros sabores podem existir nos corações ardentes das estrelas.
Embora mais de 50 anos se passassem desde que nós descobrimos que os quarks existiram, permanecem em grande parte um mistério, embora o tempo eo dinheiro significativos foram derramados na pesquisa destas partículas fundamentais. Pode parecer uma perseguição frustrante, mas por compreender o componente mais básico da existência, ficamos cada vez mais perto de desvendar os segredos do universo!

Referências:

  1. J-loja diariamente
  2. Aventura de Partículas
  3. Ciência Viva

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