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Você sabe o que é um quark?

Uma das eternas questões da humanidade é sobre do que somos feitos fundamentalmente. Muitas filosofias antigas acreditavam em um conjunto de elementos: terra, fogo, água e ar.

Hoje, os físicos trabalham com a ideia de que toda a matéria comum é composta por 12 partículas, que não podem ser divididas em outras menores - são os quarks e léptons (e suas muitas variações). Essas partículas interagem através das quatro forças fundamentais da natureza para moldar o universo como o conhecemos.


Até o momento, seis tipos de quarks  foram confirmados em experimentos. São os denominados  “up”, “down”, “strange”, “charm”, “bottom” e “top”, em ordem crescente de massa. 
Há também seis tipos de léptons, três eletricamente carregados: o elétron, o múon e tau; e três neutros (sem carga elétrica), denominados neutrinos. Estes se dividem em neutrino do elétron,neutrino do múon e neutrino do tau.

Estas 12 partículas elementares são mediadas através de trocas de um outro tipo de partícula designada como uma força. Quatro desses mediadores são conhecidos: o glúon, o fóton, ográviton e os bósons fracos. Na verdade, o gráviton ainda não foi confirmado experimentalmente, mas muitos físicos acreditam em sua existência.

Em um núcleo atômico, um próton é composto por dois quarks up e um quark down. Por sua vez, o nêutron é composto por um quark up e dois quarks down. A força que une três quarks em um próton ou em um nêutron é chamada de força nuclear forte, e as partículas responsáveis por essa força são os glúons.

O núcleo atômico é orbitado por elétrons.  A relação entre ambos se assemelha ao Sol e os planetas do sistema solar o orbitando. O núcleo e os elétrons são atraídos um pelo outro, trocando fótons. A força entre o núcleo e os elétrons é a força eletromagnética.


Muitos átomos constituem objetos em nossa vida cotidiana, bem como componentes muito maiores do universo, como estrelas e galáxias. A força dominante neste nível de fenômenos macroscópicos é a gravidade, intermediada provavelmente pelos grávitons.

No núcleo das estrelas, a energia é gerada pela enorme fusão nuclear mediada pelos bósons fracos. Esta energia faz com que o universo brilhante.

Embora a maioria dos físicos acreditem que os quarks são os blocos fundamentais que compõem o universo, ninguém observou um quark isolado por conta própria. Isto é devido à natureza da força nuclear forte.

Como um núcleo e um elétron que se atraem devido a suas cargas elétricas, os quarks são combinados por suas cargas de cor. A força nuclear forte funciona entre as cargas de cor. Assim como há dois tipos de cargas elétricas, existem três tipos de cargas de cor - vermelho, azul e verde - análogas às cores primárias da luz.  A força  nuclear forte  coloca os quarks em um estado "branco".
Se você tiver aprendido a teoria das cores primárias de luz, deve se lembrar que a superposição das três cores primárias resulta no branco. Esta é a razão para que um próton e um nêutron consistam de três quarks. Em um próton e um nêutron, um quark tem uma cor vermelha, outro tem uma cor azul e um terceiro tem uma cor verde.

Como consequência do fato de que a força nuclear forte proíbe um estado não-branco, ninguém conseguiu isolar um quark. Este fenômeno é chamado de confinamento de quarks.

Alguns físicos teóricos pensam seriamente sobre a ideia de que no universo primordial (cerca de 10-6 segundos após o Big Bang), os quarks e glúons estavam voando como partículas livres. Esta fase é chamada de plasma de quarks e glúons. Os cientistas estão tentado reproduzir essa fase colidindo íons pesados através de grandes aceleradores de partículas poderosos, como o LHC. Para isso, é necessário uma temperatura de 4 trilhões de graus Celsius, algo 250 mil vezes mais quente que o centro do Sol.



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