Recentemente, um artigo publicado na Physical Review Letters onde pesquisadores de uma colaboração para estudo da estrutura do átomo divulgaram uma imagem de quarks e glúons. A imagem veio de experimentos feitos em diferentes aceleradores, inclusive dados obtidos usando o LHC. O experimento foi com base em elétrons acelerados até altas energias para conseguir uma espécie de mapa do átomo.
Estrutura do átomo
Aprendemos desde cedo que um átomo é composto por partículas chamadas de prótons, elétrons e nêutrons. Os elétrons são partículas negativas que ficam em uma nuvem em torno do centro do átomo que é composto por prótons e nêutrons. Os prótons tem cargas positivas enquanto nêutrons não possuem cargas. Enquanto elétrons são partículas fundamentais, os prótons e nêutrons não são.
No átomo, diversas interações estão presentes como a interação eletromagnética que são responsáveis pelas órbitas dos elétrons e a interação forte responsável por manter os prótons unidos no núcleo.
Cada próton e elétron são formados por partículas ainda menores chamadas de quarks. O tipo de quark varia com próton formado por três quarks sendo dois do tipo “up” e um do tipo “down”. Já o nêutron é formado por dois quarks do tipo “down” e um do tipo “up”. Outra partícula faz parte dessa interação e é chamada de glúon que media a interação forte mantendo prótons e nêutrons dentro do núcleo.
Quarks e glúons
Os quarks que formam a parte mais interna dos prótons e nêutrons são chamados de férmions e possuem seis tipos diferentes. O tipo de cada quark é chamado de sabor e pode ser up, down, charm, strange, top e bottom. A carga e a massa das partículas, como prótons e nêutrons, dependem de como os quarks estão arranjados e qual é o tipo do quark que está presente no interior.
A conexão entre quarks para formar a estrutura de um próton ou de um nêutron é através de uma partícula mediadora chamada glúon. Quando dois quarks são afastados, a interação aumenta criando uma tensão como um elástico esticado. Além disso, os quarks também possuem um tipo de carga que é conhecida como carga de cor, a soma das cargas de cor de uma partícula são nulas.
Experimento
Uma forma de conseguir compreender e mapear a estrutura do átomo é através de colisão com elétrons de diferentes energia. Os experimentos mais famosos consistem em usar elétrons acelerados em diferentes velocidades e lançar em direção aos átomos. No caso de energias mais baixas, os elétrons interagem com as partículas carregadas como prótons e outros elétrons.
Já quando são acelerados à energias mais altas como as que acontecem em aceleradores de partículas como LHC, é possível observar a interação com quarks e glúons. Um dos resultados desses experimentos é que glúons e quarks se comportam juntos e não de maneira isolada. É como se houvesse uma região composta por quarks e glúons e estudar essas regiões são importantes para entender propriedades deles.
Fonte: tempo
Sítio Online da Publicação: tempo
Data: 20/10/2024
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