O Modelo Padrão
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7/31/2019 O Modelo Padro
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Filosofia das Cincias Naturais Prof. Ricardo Pereira Tassinari - 2008
O Modelo PadroJ sabemos que:
(1) os tomos so compostos de partes, eltrons (com carga eltrica negativa -e) e ncleo (com carga eltrica positiva n.e);(2) os ncleos so compostos de prtons (com carga eltrica positiva +e) e nutrons (que so neutros);(3) o que mantm os eltrons presos ao redor do ncleo (nos orbitais) a Fora Eletromagntica; e(4) os tomos so classificados na Tabela Peridica dos Elementos segundo o nmero de prtons que possuem.
Mas... O que mantm os prtons (e os nutrons) juntos no interior do ncleo?
So os prtons e os nutrons compostos de outras partculas?
Segundo o Modelo Padro (que contm a Mecnica Quntica e a Relatividade Restrita):
(1) O que mantm os prtons (e os nutrons) juntos no interior do ncleo so a Fora Forte e a Fora Fraca.(2) Existem apenas quatro tipos de foras fundamentais no Universo: a Fora da Gravidade, a Fora Eletromagntica, e as
Foras Forte e Fraca. Buscam-se modelos que unifiquem as foras (como ocorreu com a Fora Eltrica e a ForaMagntica). J se tem boas teorias de unificao eletrofraca. A Fora da Gravidade no faz parte do Modelo Padro
stricto sensu. A unio da Fora da Gravidade com as outras foras apresenta problemas tericos ainda nosatisfatoriamente resolvidos (porm, essas teorias esto muito longe de experimentaes diretas de suas asseres).
(3) O eltron uma partcula elementar (no composta).(4) Para cada tipo de partcula elementar, existe um de antipartcula, com a massa idntica e com carga inversa (no caso do
eltron e, o psitron e+), de forma que, no choque de uma partcula e sua antipartcula, ambas se aniquilamformando novas partculas.
(5) H trs categorias fundamentais de partculas na Tabela Peridica do Modelo Padro: os lptons (leves), que podemexistir livres; os quarks, que s existem em pares quark-antiquark (msons, mdios) ou em trades de quarks ouantiquarks apenas (brions, pesados); e os mediadores (i.e., partculas que so quanta das foras).
(6) Os tipos de partculas elementares so:Lptons Quarks
Carga Eltrica -1 0 -1/3 +2/3
e e d u
(Eltron) (Neutrino doEltron) (Down) (Up)
s c
(Mon) (Neutrino do Mon) (Strange/Sideways) (Charm)
b t
(Tau) (Neutrino do Tau) (Bottom/Beauty) (Top/Truth)
E as respectivas antipartculas.
(7) Nesse modelo temos:Prton:p = uud
Nutron: n = udd
Pi-Mais: + = u
(O pon foi o primeiro mson a ser descoberto, em 1947, pelos fsicos Lattes, Occhialini e Powell).
(8) Por fim, temos que cada tipo de partcula um estado quntico possvel da matria-energia, por exemplo, o Pi-Zero uma superposio de outras partculas.
Pi-Zero: 0 = (u - d)/2 i.e. 0 = (1/2)| u + (-1/2)| d !E j vimos que uma partcula e sua antipartcula (ambas com massa) podem se aniquilar gerando outras partculas, e.g.:
Aniquilao Eltron - Psitron: e+ + e
+ (em baixas energias)
e+
+ e + + ... em altas ener ias
Foras Mediadores
Eletromagntica (Fton)Fraca W+, W, Z0Forte Glons
Gravitacional Grvitons (?)