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segunda-feira, 2 de novembro de 2015

Partículas Fundamentais

Há diferentes hierarquias na caracterização das partículas microscópicas, algumas vezes também chamadas de partículas elementares. Recentemente, físicos que trabalham com altas energias iniciaram um procedimento de classificação diferente do tradicional, sintetizado a seguir de maneira compacta para melhor compreensão por parte dos leitores.



Nucleons (Próton e Nêutron) e Elétron


Prótons e elétrons são partículas fundamentais estáveis. Acredita-se que o próton positivamente carregado não deixa de ser próton nunca: isto é, ele jamais se desintegra em outras partículas. O mesmo fenômeno ocorre com o elétron negativamente carregado. O outro importante elemento do átomo, o nêutron, tem uma vida média baixa, da ordem de poucos minutos. Se ele aparece nesse esquema isso se deve à sua importância na construção dos elementos químicos do universo.


Méson-Sigma e Meson-Pi


São os responsáveis pelas interações da matéria hadrônica. O méson-Pi (ou píon) foi identificado por Cesar Lattes, Occhialini e Powels. Os outros dois cientistas receberam por essa identificação o Prêmio Nobel de Física. Independentemente do interesse que esse prêmio possa ter, ainda hoje uma boa parte da comunidade científica internacional considera-se injusta a ausência de Lattes em Estocolmo. O méson-sigma foi identificado recentemente por cientistas brasileiros.


Bósons Vetoriais


São os intermediários das interações fraca e eletromagnética. Foram detectados quatro bósons vetoriais que se identificam pelas letras W(+), W(-), Z e gama. Os dois primeiros são massivos e possuem carga elétrica. O bóson Z é neutro e sem massa e o gama é o fóton. Os três primeiros são os responsáveis por intermediar a interação fraca (a desintegração ou decaimento da matéria) e o fóton é o intermediário da interação eletromagnética.
Neutrinos

Junto com o elétron forma uma família à parte chamada lépton e estão sempre envolvidos nas interações fracas de desintegração. Além do estável elétron, existem dois outros léptons chamados múon e tau. Cada um desses dois léptons, assim como o elétron, dispõe de seu neutrino correspondente. Neutrinos podem ter tido um importante papel na história da evolução do Universo. Em 1972 o físico polonês B. Kuchowicz publicou uma importante resenha sobre o que chamou de o papel cósmico dos neutrinos. Um capítulo especial desse trabalho foi dedicado ao exame de uma possível dependência cósmica das interações fracas. Essa relação do mundo microscópico com a evolução do Universo segue a linha idealizada pelo físico inglês Paul Dirac e posteriormente defendida por César Lattes e outros que propuseram uma dependência (espaçotemporal) de todas as interações. Enquanto no caso das forças eletromagnéticas essa relação foi tentada apenas pela caracterização da dependência da carga do elétron com sua posição no espaço-tempo-proposta que ainda hoje se investiga – no caso das interações fracas essa dependência poderia ter outra forma. Sabe-se que a interação fraca viola paridade. Isso significa que aparece uma dependência nesses processos de decaimento que se distinguem pela reflexão especular. Isto é, a desintegração vista do lado de lá de um espelho, como diria Alice, não tem a mesma aparência da que ocorre do lado de cá. Essa violação da paridade é uma característica fundamental desse tipo de decaimento. A dependência cósmica a que me referi antes significaria que esse processo de violação da paridade seria acumulativo, dependente da evolução do Universo. Essa hipótese poderia ter relevância cósmica nos momentos de alta condensação do Universo onde se deu o processo chamado nucleossíntese de formação dos elementos químicos mais leves como o hidrogênio e o hélio. Essa questão poderia também lançar luz sobre outra que ainda hoje os cientistas não conseguiram resolver e que podemos simplesmente caracterizar pela pergunta: por que, no Universo, existe mais matéria do que antimatéria?

Sabemos que se o Universo fosse simétrico e, por exemplo, contivesse o mesmo número de bárions (matéria convencional) e antibárions, deveríamos explicar por que não se observa essa antimatéria. E, além disso, por que eles se separaram e não se aniquilaram ao longo da história do Universo? O cosmólogo brasileiro Ruben Aldrovandi examinou em sua tese de doutorado, na década de 70, a proposta defendida pelo físico francês R. Omnès sobre a teoria simétrica matéria/antimatéria no Universo, e desde então, têm aparecido várias propostas para explicar a origem do excesso de matéria bariônica (basicamente, os prótons) sobre os antibárions. O cientista russo A. Sakharov, que recebeu o título de doutor Honoris Causa da Universidade de Lyon por seus trabalhos relacionando o micro e o macrocosmos estabeleceu alguns critérios que deveriam servir de guia para entender esse desbalanceamento dos bárions. Passaram-se já mais de 50 anos e seu trabalho original ainda não foi implementado pelos físicos. Esse é um dos problemas que o cientista russo V. Ginzburg, em 1970, enumerou como uma das questões não resolvidas mais importantes da física e da astrofísica e que ainda hoje desafia os físicos.


Hierarquia no Microcosmos


Como em um conto de ficção, o cientista russo M. A. Markov elaborou um cenário para unificar o mundo micro e macro através da descrição da microfísica como se o interior de uma partícula pudesse ser descrito como um universo de Friedmann que se expande e colapsa. Markov conseguiu uma expressão formal capaz de descrever modelos cosmológicos do tipo universos de Friedman com uma extensão analítica para aquilo que poderíamos chamar de “seu exterior”, no qual esse universo seria assimilado a uma estrutura elementar, um átomo ou uma partícula elementar, espraiando-se em um meio exterior, o seu “environment”.

O mundo quântico passaria assim a ser representado como uma estrutura contínua. Uma configuração assim não é tão exótica como parece à primeira vista. Em uma interpretação da mecânica quântica proposta pelo físico francês Louis de Broglie e desenvolvida anos depois pelo inglês-brasileiro David Bohm, a estrutura básica do microcosmo pode ser interpretada como uma estrutura contínua no espaço-tempo. A proposta de Markov, construída há mais de 30 anos, não teve sequência maior e deixou apenas uma lembrança: a de que não sabemos como representar, em termos cotidianos, o que se passa no interior do que chamamos partícula elementar. A grande maioria dos cientistas considera essa questão simplesmente como um nonsense, algo mal formulada.

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