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Partículas Compostas
Referências
As imagens desta página foram produzidas pelos estudantes Henrique Zampieri e Luiz Alexandre Brasizza a partir das orientações do Prof. Felipe Novaes
A palavra átomo, de origem grega, indica que este é a porção mais elementar de matéria e assim, indivisível. Com a evolução da ciência e da tecnologia, aquela porção de matéria, que foi um dia chamada de átomo, foi dividida e hoje é constituída de outras partículas. Historicamente o nome átomo foi mantido, relacionado aos elementos químicos, mas quando se estuda física de partículas elementares trata-se da busca do que seriam os “novos átomos” e das interações entre eles.
Partindo do átomo de Hélio, serão apresentados seus constituintes, como partículas compostas, até chegar às partículas elementares que constituem a matéria ordinária.
As imagens inseridas ao longo do texto são apenas ilustrativas dos componentes indicados, não representam escalas ou formato das partículas de nenhuma forma.
A linha do tempo, na parte inferior da imagem, faz referência à identificação da partícula indicada, como descrito na aba Histórico.
O Átomo de Hélio
Um átomo de Hélio é composto de um núcleo de carga positiva e dois elétrons ao redor, com carga negativa, como indica a figura 01. De acordo com o modelo Padrão da Física de Partículas o elétron é uma das partículas elementares, um dos seis tipos (ou sabores) de Léptons.
Figura 01 - Átomo de Hélio.
O Núcleo
Com o objetivo de entender a química de nível médio a seguinte estrutura atômica é apresentada neste nível de ensino (figura 02).
Figura 02: Átomo de Hélio, núcleo formado por prótons e nêutrons.
Os elétrons (negativos) estão ao redor do núcleo atômico, (positivo) mantidos pela atração eletrostática. O fóton (γ), mediador da interação eletromagnética também está representado.
O núcleo atômico é formado por dois prótons (partículas positivas) e dois nêutrons (partículas neutras).
Coesão Nuclear
Uma das propriedades básicas da eletrostática é a de que cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais opostos se atraem. Esta informação pode levar à seguinte pergunta: Como os prótons (ambos positivos) se mantem tão próximos no núcleo atômico, já que de acordo com a teoria eletromagnética se repelem?
Estes componentes se mantem unidos devido à ação de outra interação que não a eletromagnética, inicialmente chamada de interação nuclear (de acordo com o modelo padrão chamada de interação nuclear residual).
Esta interação nuclear indica uma atração entre os componentes do núcleo e é mediada pelo méson-π (de acordo com nomenclatura do modelo padrão, píon), como indica a figura 03.
Figura 03: Núcleo de Hélio, interação nuclear residual.
Hádrons
De acordo com o Modelo Padrão os nucleons (próton e nêutrons) tem estrutura interna e são chamados de Hádrons, são partículas compostas de Quarks, estes sim são partículas elementares (também existem em seis sabores, como os Léptons), como indicado na figura 04.
Figura 04: Composição interna dos Hádrons.
Os Hádrons compostos de três Quarks são chamados de Bárions, palavra de origem grega com significado próximo de pesado. Os prótons e os nêutrons são Bárions. Os Hádrons compostos de um Quark e um Antiquark são chamados de Mésons, como o píon.
O quark up (u) tem carga elétrica de + (2/3) da carga elementar e o quark down (d) tem carga elétrica de – (1/3) da carga elementar. Assim, pode-se determinar a carga elétrica do próton, do nêutron e o píon, indicados na figura 04, da seguinte forma:
Existem outras variedades de píons (positivos, negativos e neutros), dependendo dos tipos de quark e antiquark que são combinados.
Levando-se em consideração a estrutura interna das partículas compostas, o átomo de Hélio pode ser representado pela figura 05.
Figura 05: Átomo de Hélio, estrutura interna das partículas compostas.
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