TOMO II A CRIACAO - PARTICULAS

Antipartículas

A matéria é feita de partículas e a antimatéria, de antipartículas. As antipartículas têm a mesma massa de partículas normais, mas carga e momento angular (spin) opostos. Parece com a teoria da super-simetria, mas diferente das partículas, as antipartículas se comportam exatamente como as partículas, inclusive formando anti-elementos, como o anti-hidrogênio. Basicamente, toda a matéria tem sua antimatéria correspondente. Há bastante matéria visível, mas a antimatéria não aparece em lugar nenhum, exceto no Grande Colisor de Hádrons.

Por  padrão, toda a antimatéria e matéria teriam surgido juntas. Uma teoria afirma que existem outras partes do universo dominadas pela antimatéria. Tudo que podemos ver, mesmo as estrelas mais distantes, é composto de matéria. Mas o nosso universo visível pode ser apenas uma pequena seção do universo, e os planetas, estrelas e galáxias de antimatéria estariam em uma parte diferente deste universo.

ULTIMA SEPARAÇÃO DAS FORÇAS

 10-¹² de segundo- Sob uma temperatura de 10¹⁵ graus centigrados, surgem o eletromagnetismo e a força nuclear fraca, desde então até a atualidade nossa realidade seria governada por quatro forças com identidades diferentes.

PRIMEIROS NÚCLEOS

 10-² de segundo - O cosmos volta a se resfriar e a temperatura caiu para 10 ¹² graus centígrados quarks até então livres e em desordem começam a se agrupar formando os prótons e nêutrons e estes em núcleos atômicos. Como antes no caso dos quarks os núcleos e anti-núcleos começam a se aniquilar, sobrando os núcleos formando a matéria que nos compõem hoje.

Fora do átomo existem outras partículas que com os quarks constituem tudo o que conhecemos, que até então não estavam em evidência e agora serão comentados, pois tudo o que conhecemos tem a sua participação.

 

Este gráfico procura nos passar uma ideia das dimensões envolvidas quando se fala da solidez da matéria e o quanto é diminuta.

 

Neste gráfico temos um esquema das partículas e suas combinações.

OS Hádrons  

Hádron é uma partícula composta, formada por um estado ligado de quarks. Os hádrons mantêm a sua coesão interna devido à força nuclear forte, de um modo análogo à que mantém os átomos unidos pela força eletromagnética. Os hádrons mais conhecidos são os prótons e os nêutrons.

 

Formadas pelas combinações de quarks os Hádrons se subdividem em Bárions e mésons.

Os Bárions

São as partículas mais conhecidas do átomo as quais até bem pouco temo se supunha serem as elementares. Bárion é a designação genérica de partículas subatômicas sensíveis a interações fortes (hádrons) e compostas de três quarks. O Bárion mais leve e estável é o próton, depois temos o nêutron e o mais volátil o Híperon. O número de Bárions menos o número de antibárions é o número bariônico, conservado pela interação forte.

OS PRÓTONS

História:
O físico Goldstein realizando, em 1886, descargas elétricas em gases rarefeitos produziu raios (raios canais) formados por partículas de massa e carga positiva. Em seguida Rutherford realizando esta experiência com o hidrogênio constatou que estas partículas tinham massa e carga mínima. Estas partículas que eram o núcleo do átomo de hidrogênio foram denominadas de próton.

 

Características:

Massa
1,66 x 10^-27 kg
1 u (unidade atômica de massa)

Carga
Possui 1,6 x 10^-19 C
+1 e (carga elétrica do elétron). 

Onde é encontrado:
Nos núcleos atômicos.

Propriedades e comportamento:

O próton é constituído por dois quarks u (up) e um quark d (down).

Considerações gerais.
O próton é representado por p⁺ .

OS NÊUTRONS

História:
Foi descoberto por Chadwick em 1932.

Características:

Massa
Possui 1,67 x 10^-27 kg , e 1 u (unidade atômica de massa).

Carga = Zero.

Onde é encontrado: Nos núcleos atômicos.

Propriedades e comportamento:

O nêutron é constituído por dois quarks d (down) e um quark u (up).

HÍPERIONS

Na física de partículas, um híperon é um Bárion constituído por um strange quark, no entanto sem conter charm quarks ou bottom quarks.

Teoricamente, é dito existirem híperons nos centros de estrelas de nêutrons, ou seja é uma partícula extremamente densa.

Híperons podem ser formados em condições terrestres em laboratórios, no entanto, quando formados se decompõem em menos de um bilionésimo de segundo.

OS LÉPTONS

Os léptons se encontravam presos por reações que os absorviam com o fim destas reações a 10^-1 de segundo os neutrinos começam a se espalhar pelo universo.

Os léptons podem ou não ter carga elétrica. Os neutrinos não têm carga, e os elétrons, os Múon e os Tau têm carga equivalente a uma unidade. As respectivas antipartículas têm carga oposta. Os léptons não sentem a força nuclear forte, mas interage com os hádrons pela força nuclear fraca.

Os neutrinos

História:
Até 1930 os físicos se encontravam perante um experimento que aparentemente violava o Princípio da Conservação da Energia, tratava-se da emissão de elétrons pelo núcleo atômico denominada de decaimento beta. Exemplificando quando ₈₃Bi²¹⁰ >>> ₈₄Po²¹⁰ + e^- foi constatado que a energia resultante era muito menor que a inicial. Pauli então imaginou que deveria existir uma partícula que emitida junto com o elétron deveria conter esta diferença de energia.
Em 1933 a existência teórica desta partícula passou a ser aceita após a publicação de um cuidadoso trabalho do físico italiano Eurico Fermi que denominou esta partícula de neutrino que em italiano significa neutronzinho,
mas só foi detectado em 1956. O Modelo Padrão da física previu que os neutrinos têm massa sendo essas partículas a primeira evidência confiável de fenômenos que estão fora do modelo padrão, e que seriam suas próprias antipartículas.

Características:

Massa = Valor zero.

Carga = Zero.

Onde é encontrado: O neutrino é sempre encontrado associado a outras partículas.
Existem no total 6 tipos de neutrino sendo eles:
Neutrino do elétron  - n_e
Neutrino do Múon   - n_m
Neutrino do Tau       -n_t e as respectivas antipartículas.

Propriedades e comportamento:
A matéria é totalmente transparente em relação aos neutrinos que podem atravessar a Terra e até mesmo o Sol sem perder energia.

Considerações gerais
O neutrino é representado por n.
O antineutrino é representado por n.

10¹segundo 
– iniciam-se a destruição de pares de leptões como os elétrons, de carga negativa, e de pósitrons, de carga positiva, sobrevivendo somente os elétrons.

LÉPTONS RAROS

Semelhantemente ao que ocorreram com os quarks, alguns leptões que existiram sobre as condições iniciais do Big Bang e recriadas nos aceleradores de partículas, não sobreviveram ao final do tempo de Planck.

Mésons

História:
Foram previstos teoricamente por Yukava em 1935 e descobertos posteriormente, tendo participado destas descobertas em 1947 o físico brasileiro César Lates.

Características:
Formado por uma associação de quarks e antiquarks.

Onde é encontrado:
No núcleo atômico como transportadoras das forças que ligam os nêutrons e prótons.

Propriedades e comportamento:
Instável com meia vida muito curta variando de 10^-23 até 10^-8 s.

Considerações gerais.

Foram detectados os mésons mostrados na tabela.

Observação: e representa o valor absoluto da carga do elétron.

Múon – Semelhante ao elétron só que mais pesado, sobrevive muito pouco nos aceleradores, durando bilionésimo de segundos apenas.

Múon-neutrino – Surge junto como Múon, é obtido nos raios cósmicos e também nos aceleradores de partículas.

Tau – O mais pesado de todos os léptons, de vida curtíssima.

História:
Partícula recém descoberta.

Características:

Massa
Possui 1777 MeV.

Carga
Negativa.

Propriedades e comportamento:
Vida muito curta de 03 x 10^-13 s.

Considerações gerais.
Função ainda não bem definida.

Tau-neutrino – Bem mais magro que o Tau.

Pósitron – Irmão gêmeo do elétron, mas de carga positiva não sobreviveu ao fator Cain e Abel, onde o elétron se sobrepujou devido ao maior número.

História:
A existência foi postulada inicialmente por Dirac em 1928.Anderson observou pela primeira vez o pósitron em 1932.

Características:

Massa
Possui 9,1 x 10^-31 kg .

Carga
Positiva de 1,6 x 10^-19 C.

Onde é encontrado:
Fora do núcleo atômico.
Gerado por decaimento radioativo tipo emissão beta, ou pela interação de fótons de alta energia 1022MeV com a matéria.

Propriedades e comportamento:
O pósitron é aniquilado por um elétron. A massa de ambos é totalmente transformada em fótons de alta energia (radiação gama).

Considerações gerais.
O pósitron é a antipartícula do elétron. O pósitron é representado por  e^+.

Léptons Existentes

Elétron – Presente em toda matéria comum, é responsável pela eletricidade e pelas reações químicas.

Os elétrons

História:
Foi descoberto em 1897 por J Thompson

Características:

Massa
9,1 x 10^-31

Carga
negativa de 1,6 x 10^-19 C
a carga do elétron é considerada como a carga elementar e neste critério é igual a -1

Onde é encontrado:

Na periferia dos átomos, nos núcleos atômicos e livres na natureza.

Propriedades e comportamento:
Os elétrons da periferia dos átomos são responsáveis pelo balanceamento das cargas do átomo e pelas suas propriedades químicas
Os elétrons livres são responsáveis pelas correntes elétricas que transportam energia, responsáveis pelo eletromagnetismo e pela carga eletrostática dos corpos.

Considerações gerais.
O elétron é representado por e^-..

Elétron neutrino – Possivelmente não tem massa. A cada segundo, bilhões destas partículas atravessam a terra.