Mésons: afinal o que é isso?

Mésons são partículas subatômicas realmente curiosas. A primeira vez que ouvi falar de mésons foi quando eu estudava relatividade. Já que foi com eles que eu treinava minha capacidade de fazer contas sobre a dilatação do tempo.

Mas hoje eu sei que mésons são partículas formadas por um par de quark-antiquark, que mesmo sendo feita de quark (que são férmions) eles tem spin nulo ou inteiro. O que caracterizam eles como sendo Bósons.

Entre os mésosn devemos falar um pouco sobre alguns deles que são famosos de certa maneira. Primeiro o méson úpsilon que é formado por um Quark button e um antibutton foi fundamental para a consolidação da terceira família de quarks.

Devo falar também sobre o controverso méson pi (ou pion). Os pions foram descobertos em 1949 o que confirmou a existência de partículas mediadoras de força prevista por Yukawa. O que torna o méson pi tão controvertido é que ele foi descoberto pelo Brasileiro Cesar Lattes. A descoberta redeu o Prêmio Nobel para Yukawa e para os orientadores de Lattes. O trabalho do brasileiro ganhou o Nobel, mas o brasileiro não (O Brasil tem um Nobel moral?).

Fonte:

Abdalla, Maria Cristina Batoni; Sobre o discreto charme das partículas elementares; Revista física na escola, SBF, São Paulo, 2005

Cherman, Alexandre; Sobre ombros de gigantes: uma história da física; Jorge Zahar editora, Rio de Janeiro, 2005.

Halliday, David; Fundamentos de física, volume 4: óptica e física moderna; LTC, Rio de Janeiro, 2009.

Moreira, Marcos Antônio; Modelo padrão da física de partícula; Revista brasileira de ensino de física, SBF, São Paulo, 2009.

Uliana, Cesar. O píon e o pioneirismo de Lattes; http://truesingularity.wordpress.com/2012/08/13/o-pion-e-o-pioneirismo-de-lattes/ acessado no dia 13/02/14.

Bárions: o que conhecemos como átomo.

Os bárions são partículas subatômicas que são formadas por três Quarks. Devemos lembrar que hoje conhecemos um conjunto de 36 quarks, mas se levarmos em conta a cor (o que faz parte da teoria da Cromodinâmica Quântica) e a antimatéria podemos simplificar o modelo padrão para seis tipos diferentes de Quarks.

Os quarks Up, Down, Charm, strange, top e button agrupam-se em trios para formar os bárions.

Os bários mais famosos são os prótons e os nêutrons. Que são o que formam o que chamamos de matéria comum. A matéria comum é formada por quarks up e down. Encontramos também a ômega menos formada a partir de 3 quarks strange foi fundamental para a criação da Cromodinâmica Quântica (QCD).

Um próton é formado por dois quarks up e um down e o nêutron é formado por dois quarks down e um up, o que deixa claro que os quarks podem ter frações da carga do elétron (que durante muito tempo nós chamamos de carga fundamental). Os quark up tem acarga elétrica de dois terços da carga do pósiton e o quark down tem um terço da carga do eletron. É estranho notarmos que quando falamos de física quântica o up e o down não são contrários. O antiup não é o down.

Imaginem só, se a maior parte de tudo que vemos no universo é feito apenas de Quarks up e down, o que podemos encontrar formados pelos outros quarks?

Fonte:

Abdalla, Maria Cristina Batoni; Sobre o discreto charme das partículas elementares; Revista física na escola, SBF, São Paulo, 2005

Cherman, Alexandre; Sobre ombros de gigantes: uma história da física; Jorge Zahar editora, Rio de Janeiro, 2005.

Halliday, David; Fundamentos de física, volume 4: óptica e física moderna; LTC, Rio de Janeiro, 2009.

Kaku, Michio; Física do impossível; Rocco, Rio de Janeiro, 2010.

Moreira, Marcos Antônio; Modelo padrão da física de partícula; Revista brasileira de ensino de física, SBF, São Paulo, 2009.

Rooney, Anne; A história da física; ;M.Books; São Paulo, 2013.

Hádrons: Partículas de peso.

Hádrons são partículas subatómicas pesadas (apesar de alguns léptons terem mais massa que alguns hádrons).

Todos os hádrons conhecidos são formados por partículas mais fundamentais chamadas Quarks.

Na verdade os hádrons é um grupo de partículas formado por dois subgrupos. O grupo dos bárions, tem partículas formadas por três quarks (cada um de uma cor), e os mésons, que são formados por um par quark-antiquark em estado ligado.

Os hádons não são definidos por sua massa, apesar do nome dá a entender o oposto, eles são definidos por serem partículas sujeitas a força nuclear forte. O que permite que os quarks formem estruturas mais complexas como prótons. Nunca encontraram quarks solitários, sempre são encontrados em estado ligado.

A enorme quantidade de hádrons encontrados nas décadas de 1930 e 1940 abriram caminho para formarmos as teorias do modelo padrão.

Fonte:

Abdalla, Maria Cristina Batoni; Sobre o discreto charme das partículas elementares; Revista física na escola, SBF, São Paulo, 2005

Cherman, Alexandre; Sobre ombros de gigantes: uma história da física; Jorge Zahar editora, Rio de Janeiro, 2005.

Halliday, David; Fundamentos de física, volume 4: óptica e física moderna; LTC, Rio de Janeiro, 2009.

Kaku, Michio; Física do impossível; Rocco, Rio de Janeiro, 2010.

Moreira, Marcos Antônio; Modelo padrão da física de partícula; Revista brasileira de ensino de física, SBF, São Paulo, 2009.

Rooney, Anne; A história da física; ;M.Books; São Paulo, 2013.

Antimatéria e as perguntas que ficam.

Na semana passada falávamos sobre a antimatéria, mas não falamos sobre as principais questões levantadas por essa descoberta.

Para iniciarmos essa reflexão podemos começar a falar sobre a Criação em laboratório da matéria e da antimatéria. Em laboratório sempre foram criados pares matéria-antimatéria, mas se a matéria e a antimatéria são criadas em iguais proporções temos um problema. Olhe para o céu noturno e veja a enorme quantidade de matéria que existe no universo. Se a matéria e antimatéria são criadas em pares aonde está a antimatéria deste universo?

Desde a década de 1990 os físicos conseguiram criar o antihidrogênio. Bombardeando o antipróton com pósitron. Daí surge uma outra dúvida. Será que a “antiquímica” segue as mesmas regras da química convencional? Essa é uma pergunta difícil de responder pois a antimatéria aniquila-se em uma explosão de raios gama quando entra em contato com a matéria liberando uma enorme quantidade de energia.

A última e mais estranha (ao menos eu acho que é a mais estranha) curiosidade sobre a antimatéria que falaremos aqui é o fato de Richard Feynman descobriu que se invertermos o fluxo de tempo para as equações da Eletrodinâmica Quântica o que era matéria torna-se antimatéria e o que é antimatéria torna-se matéria. Isso quer dizer que a antimatéria pode ser apenas a matéria retrocedendo no tempo. Ou seria isso apenas uma coincidência. Deixa nos pensando que seria a verdadeira natureza da antimatéria.

Fonte:

Abdalla, Maria Cristina Batoni; Sobre o discreto charme das partículas elementares; Revista física na escola, SBF, São Paulo, 2005

Cherman, Alexandre; Sobre ombros de gigantes: uma história da física; Jorge Zahar editora, Rio de Janeiro, 2005.

Halliday, David; Fundamentos de física, volume 4: óptica e física moderna; LTC, Rio de Janeiro, 2009.

Kaku, Michio; Física do impossível; Rocco, Rio de Janeiro, 2010.

Moreira, Marcos Antônio; Modelo padrão da física de partícula; Revista brasileira de ensino de física, SBF, São Paulo, 2009.

Rooney, Anne; A história da física; ;M.Books; São Paulo, 2013.

Numa terra de contrários: a antimatéria.

Existe muita confusão quando falamos de antimatéria. Não há nada de místico ou metafísico nela.

No fim da década de 1920, Dirac cria a eletrodinâmica quântica (QED) descrevendo as equações do elétron. Neste processo ele percebeu que existe uma solução da equação que em muitos aspectos eram idênticos ao elétron, só que tinha a carga elétrica com o sinal inverso (um elétron de carga positiva). O que o levou a crer na existência de tal partícula que Dirac batizou de Pósitron.

Cinco anos depois de ser teorizado o pósitron foi experimentalmente encontrado, por Anderson, mostrando ao mundo que existem essas matérias contrárias. Hoje sabemos que a antimatéria tem o sinal trocado em diversos números quânticos. Também já foram encontrado as antipartículas de todos os férmions  e com isso nó podemos reduzir e simplificar o modelo padrão cortando na metade o número de férmions.

Fonte:

Abdalla, Maria Cristina Batoni; Sobre o discreto charme das partículas elementares; Revista física na escola, SBF, São Paulo, 2005

Cherman, Alexandre; Sobre ombros de gigantes: uma história da física; Jorge Zahar editora, Rio de Janeiro, 2005.

Halliday, David; Fundamentos de física, volume 4: óptica e física moderna; LTC, Rio de Janeiro, 2009.

Kaku, Michio; Física do impossível; Rocco, Rio de Janeiro, 2010.

Moreira, Marcos Antônio; Modelo padrão da física de partícula; Revista brasileira de ensino de física, SBF, São Paulo, 2009.

Rooney, Anne; A história da física; ;M.Books; São Paulo, 2013.

Não ocupam o mesmo lugar: Férmions.

“Dois corpos não ocupam o mesmo lugar no espaço.” Essa é uma frase famosa atribuída a Newton. Não podemos dizer que essa frase seja dele, na verdade, essa é a definição da impenetrabilidade dos corpos. Aquilo que é sólido.

Mas foi Pauli que com seu principio da exclusão, propõe uma teoria que explica o motivo de não termos todos os elétrons de um átomo no estado fundamental. Esse mesmo principio é quem explica porque dois corpos não ocupam o mesmo lugar ao mesmo tempo.

E foi Paul Dirac e Enrico Fermi que desenvolveram uma teoria e expressão matemática que descrevem um conjunto de partículas que obedecem o principio de exclusão de Pauli. Essas partículas são chamadas de Férmions em homenagem a Enrico Fermi.

Como características dessas partículas subatômicas podemos notar que elas obedecem o principio de exclusão de Pauli e tem o Spin semi-inteiro.

Os Férmions são as partículas de matéria. Elas são classificadas em Léptons e Quarks. São essas partículas que formam a matéria comum e varias outras estranhas que conseguimos conhecer graças aos aceleradores de partículas e a radiação cósmica na alta atmosfera.

Fonte:

Cherman, Alexandre; Sobre ombros de gigantes: uma história da física; Jorge Zahar editora, Rio de Janeiro, 2005.

Halliday, David; Fundamentos de física, volume 4: óptica e física moderna; LTC, Rio de Janeiro, 2009.

Kaku, Michio; Física do impossível; Rocco, Rio de Janeiro, 2010.

Moreira, Marcos Antônio; Modelo padrão da física de partícula; Revista brasileira de ensino de física, SBF, São Paulo, 2009.

Rooney, Anne; A história da física; ;M.Books; São Paulo, 2013.

Choque do futuro.

O grafeno, material fantástico, que apresenta diversas propriedades que podem levar a humanidade para um futuro admirável.
Se o grafeno estiver dopado com outros átomos podem nos ser útil a spintrônica.

confira mais no site da SBF.