Modelo Padrão - Parte 5

Continuemos a falar do Modelo Padrão. 

Nós vimos que os quarks podem ser de diversos sabores: up, down, chamed, strange, bottom ou top.

Existe uma outra característica dos quarks que chamamos de cor. Cada quark pode ter 3 cores diferentes: vermelho, verde ou azul. Isto não quer dizer que os quarks são coloridos na realidade. Foi só uma estratégia para diferenciar três modalidades de quarks que podem aparecer e para resolver o problema de termos  quarks com mesmo spin confinados nos hádrons (mais para frente falaremos mais sobre isso). Então cada sabor de quark, pode ter três cores. 

Esta estratégia foi utilizada como uma analogia às cores primárias da luz que são o vermelho, verde ou azul (RGB- Red, Green e Blue), como vemos na figura abaixo:

Figura 1: Cores primárias da luz: vermelho, verde e azul.

Se juntarmos as três cores primárias da luz, o resultado é a luz branca não é mesmo? Então a ideia é que as partículas que são compostas de quarks precisam ser brancas, ou seja, precisam de uma combinação tal destas 3 cores para que o resultado seja branco (R+B+G ou cor+anti-cor). Isto foi utilizado para não quebrar o princípio de exclusão de Pauli. Por este princípio só seria possível que dois quarks ocupassem o mesmo estado de energia, porém vemos existem partículas que confinam três quarks. Então a carga de cor foi criada para permitir estes estados, desde que tenham cores diferentes e que o resultado final seja uma cor neutra.

Bom, mas quais são as partículas que são formadas por quarks? São os Hádrons que são divididos em Bárions e Mésons.

Os bárions são compostos de três quarks. O próton e o nêutron são exemplos de quarks. O próton é composto de de dois quarks up e um down (uud), já o nêutron é composto por um quark up e dois down (udd). Isso só é possível se cada um dos quarks tiver uma cor diferente, sendo que a junção das três cores é o branco.

Os mésons são compostos de um quark e um antiquark. Se os quarks possuem "cores", os antiquarks possuem "anticores". Assim, uma cor com sua anticor, também resulta no branco. Um exemplo de méson é o pion+ (também chamado de méson π) que é composto de um quark up e um antiquark down.

O interessante é que nunca iremos encontrar um quark sozinho, isolado. Os quarks sempre estão confinados nos hádrons.

Resumindo o que vimos até agora:

Aprendemos que existem os léptons e os quarks, que são partículas elementares. 

Existem 6 tipos de léptons (elétron (e-), múon (μ), o tau (τ), neutrino do elétron (νe), neutrino do múon (νμ) e neutrino do tau (ντ)) e suas correspondentes antipartículas, totalizando 12 partículas elementares.

Existem 6 sabores de quarks (up (u), down (d), charmed (c), strange (s), bottom (b) e top (t), sendo que cada um deles podem ter 3 cores diferentes, totalizando 18 quarks, além dos antiquarks correspondentes. Isso resulta em 36 partículas elementares.

Conhecemos até agora 48 partículas elementares! Mas não acaba por aí! Ainda falta falarmos das interações fundamentais entre estas partículas, e para isso precisaremos falar das partículas mediadoras. 

Vejam dois esquemas para ver se fica mais claro para todos:

Figura 2: Esquema do Modelo Padrão.

Figura 3: Os quarks e antiquarks são confinados nos hádrons.

O que vimos hoje neste post foram estes retângulos em amarelo. O retângulo em vermelho será o próximo tópico ok?

 Acompanhem o blog! Até logo!

Referências:

- OSTERMANN, F. Um Pôster para Ensinar Física da Partículas na Escola. Física na Escola, 2(1), 13-18, 2001.

- MOREIRA, M.A. Partículas e Interações, Física na Escola 5(2), 10-14, 2004.