A energia é equivalente à massa pela célebre fórmula E=mc² de Einstein. A teoria do Big Bang sobre a criação do Universo supõe que, no início, só existia a energia que depois se converteu nas partículas elementares — quarks, electrões e neutrinos. Estas foram-se agregando sucessivamente: os quarks up e down agregaram-se em protões e neutrões, os protões e neutrões agregaram-se nos núcleos atómicos e, finalmente, os núcleos capturaram os electrões em orbitais e formaram os átomos.
No séc. XX foram descobertas novas partículas no vento solar e em resultado de colisões de protões nos aceleradores de partículas como os do CERN, e os físicos teóricos procuraram criar teorias explicativas.
Segundo a teoria do Modelo Padrão desenvolvida no início da década de 1970, há partículas constituintes da matéria e partículas que transportam as forças fundamentais — gravítica, electromagnética, nuclear fraca e forte — embora só consiga explicar as três últimas.
Existem 12 partículas elementares constituintes da matéria — os fermiões — distribuídas por três gerações, cada uma com dois quarks ("up" e "down" na primeira geração, "charm" e "strange" na segunda, "top" e "bottom" na terceira) e dois leptões ("electrão" e "neutrino-electrão" na primeira geração, "muão" e "neutrino-muão" na segunda, "tau" e "neutrino-tau" na terceira). Toda a matéria estável do Universo é feita de fermiões da primeira geração.
As forças fundamentais resultam da troca, entre as partículas constituintes da matéria, de quantidades discretas de energia levadas por outras partículas chamadas bosões: a força electromagnética é transportada pelo "fotão", a força nuclear fraca pelos "bosões W e Z" e a nuclear forte pelos "gluões".
Há ainda uma partícula especial chamada bosão de Higgs: é a partícula que concede massa às outras partículas através do campo que cria e com o qual as partículas interactuam, ganhando tanto maior massa quanto maior for o grau de interacção.
O vídeo seguinte recorre a desenhos animados para explicar esta teoria da Física das Partículas:
Durante o ano de 2011 e até 18 de Junho de 2012, foram realizadas colisões protão-protão no Large Hadron Collider (LHC) do CERN e os dados obtidos sugerem que foi criado o bosão de Higgs.
O Modelo Padrão prevê que, após ser produzido, o bosão de Higgs existe durante um curtíssimo intervalo de tempo, desintegrando-se em partículas secundárias.
Foram estudados cinco dos canais de decaimento mais relevantes do bosão. Três dos canais contêm pares de bosões no estado final: dois fotões (γγ) ou duas das partículas responsáveis pela interacção fraca (ZZ ou WW). Os dois outros canais contêm pares de fermiões: dois quarks bottom (bb) ou dois leptões tau (ττ).
A nova partícula observada tem uma massa de 125 GeV o que é compatível com o bosão de Higgs do Modelo Padrão. Agora é preciso aferir as suas propriedades: taxas de decaimento nos diferentes canais (γγ, ZZ, WW, bb e ττ), o seu spin e a sua paridade. Após conhecimento detalhado e preciso das propriedades desta nova partícula os investigadores poderão concluir se realmente se trata do bosão de Higgs do Modelo Padrão ou se é um resultado não previsto por esta teoria.
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