STANDARD MODEL

Ok, vocês também! Vamos voltar para o nascimento do universo. As coisas estavam bem quentes.Realmente quentes! As coisas estavam acontecendo rápido! Muito rápido! Para o mais ínfimo incremento de tempo de que é possível falar, de ... 10-43 segundos, a temperatura era de 1032 K e a densidade francamente indescritível Naquele instante, só havia uma força universal e um tipo de partícula elementar... mas isso não duraria. No final desse momento... ... a gravidade separa-se da união. Aos 10-35 segundos, a força nuclear forte sai da união... ...e isso desencadeia a inflação! O evento onde o universo cresceu instantaneamente em tamanho... de mais minúsculo do que um átomo até um tamanho enorme e desconhecido. Esta expansão e posterior esfriamento para 1027 graus permitiu que seis diferentes tipos de quarks se formassem Aos 10-12 segundos e 1015 graus Kelvin a força fraca e a força eletromagnética se separam e nos temos a quatro forças independentes que conhecemos hoje. Neste ponto todos os seis tipos de léptons se formam, incluindo o elétron. Aos 10-6 segundos os quarks up e os quarks down formam os prótons e nêutrons. Todos os quarks pesados decaem todos os léptons pesados decaem toda anti-matéria desaparece E por aquele tempo, quando o universo tinha só um segundo de idade, prótons e nêutrons já estavam se juntando para formar o mais leve núcleo atômico. Espere! Você pode diminuir o ritmo e tentar novamente? Certamente Diana. Você pode me dizer a diferença entre força e matéria? Claro! A matéria é a substância que você pode segurar em sua mão, ou, pelo menos, visualizar segurando em sua mão. E força é algo que atua na matéria para movê-la, alterá-la ou reagir - uma ação. O ar é matéria, mesmo que você não possa vê-lo! A menos que você esteja em Los Angeles. Muito bem! Agora, considere um pedaço de matéria, e imagine separando-a até os seus constituintes básicos... as partículas que a criaram. Abaixo, os átomos, e, mais abaixo, prótons, nêutrons e, finalmente, os quarks e elétrons. Se suas mãos fossem pequenas o suficiente, você poderia segurá-los nelas bem. Então, estas partículas passariam no seu (segure-a na sua mão) teste de matéria. E seriam declaradas matéria. Mas neste nível minúsculo, as coisas ficam pouco distintas... Veja isto. Como nós separamos a matéria até a menor escala, nós poderemos passar através do níveis de estrutura que só são possíveis por causa das forças que mantém estas estruturas juntas. O próton e o elétron, por exemplo, são atraídos um para o outro e esta força de atração é a que segura eles juntos dentro do átomo. Mas, o quê causa realmente esta atração? Como faz o elétron para saber que o próton está lá, e o quê puxa ele para o próton? Como o elétron sabe não ser atraído para o nêutron? A resposta é que o elétron e o próton preenchem o espaço à volta com incontáveis milhões de minúsculas partículas que tem só a mais efêmera existência. Porque é eletricamente neutro, o nêutron não preenche o espaço com estas partículas. Estas partículas tem vida breve e desaparecem... e só serão trocadas por outras produzidas pela partícula mãe Nesta escala, uma minúscula quantidade de energia que é necessária para a existência delas, pode ser criada do nada. Mas elas também podem desaparecer em instantes, porque a energia usada para criá-las só pode existir por um breve instante! Você pode imaginar estas partículas virtuais como bolas amarradas á partícula mãe por um elástico e, subitamente de volta à partícula mãe, quando elas desaparecem. Se uma, ou mais delas, conseguir invadir sobre o território de outras partículas virtuais, amarradas a outras partículas mãe, elas podem se entrelaçar e serem trocadas. Tal troca é sentida pela partícula mãe como uma força. Estes campos de partículas virtuais envolvendo a partícula mãe são criados em padrões bem específicos e preenchem o espaco em volta de uma maneira bem definida e que os cientistas habilidosamente denominaram... CAMPOS. As partículas virtuais são chamadas de carreadores ou mediadores de força. Os cientistas reconhecem quatro tipos distintos de campos de força e todos eles funcionam através do mecanismo descrito acima. Você está familiarizado com duas destas forças. Gravidade e Eletromagnetismo trabalham na escala que nós encontramos na nossa vida diária. Uma terceira força faz os quarks colarem-se juntos em prótons e nêutrons, e um resíduo mínimo desta força faz com que os prótons e os nêutrons fiquem colados juntos no núcleo do átomo. Esta força é chamada Força Forte ou, às vezes, Força de Cor. A quarta força atua na radioatividade e é chamada Força Fraca. As partículas virtuais que constituem estes campos e que são trocadas em cada força são chamados de bósons de gauge, e cada uma das quatro forças tem o seu próprio bóson de gauge. Dentro de limitações, a energia e a massa podem ser criadas a partir de nada do espaço-tempo, mas apenas por um breve instante. E quanto mais energia e massa estas partículas virtuais têm, mais curto deve ser o tempo que elas podem existir antes de se remeterem de volta para a partícula mãe. Bósons gauge mais leves podem existir por um longo tempo e, por sua vez, podem ir mais longe da partícula mãe, antes de deverem retornar. Então, o alcance de uma força é diretamente relacionado à massa de seu bóson de gauge. O fóton é o bóson de gauge para a força eletromagnética, e o gráviton é a partícula gauge para a gravidade. Ambas estas partículas têm pouquíssima massa e então o alcance destas duas forças é ilimitado. A Força Forte é muito mais complexa. A propriedade de carga responsável pela força entre quarks vem em três estados distintos ... não em apenas dois como os estados positivos e negativos de carga em eletromagnetismo. Assim, em uma analogia livre com as três cores primárias... vermelho, verde e azul, os três tipos de carga na Força Forte são geralmente referidos como Carga de Cor e são designados vermelho, verde e azul. Desde que a teoria da carga elétrica é apelidada de Eletrodinâmica Quântica ou QED o nome de teoria dos quarks tornou-se "Cromodinâmica Quântica" ou QCD. É interessante notar que todas as partículas observadas são "brancas" A cor nunca é visível e uma vez que o próton e seus primos bariônicos tem, cada um, três quarks as cores possuídas pelos três quarks deve ser cada uma de vermelho, verde e azul, as quais somando dão o branco. E mésons são sempre um par, com um quark e seu antiquark contendo cores de vermelho-antivermelho, ou azul-antiblue ou verde-antiverde ... também combinações que são iguais ao "branco". A Força Forte, certamente deve ter o seu próprio bóson de gauge, e verifica-se que há 8 deles - 8 glúons diferentes que transportam a força da cor E ao contrário do transportadores de qualquer outra força, glúons tem uma propriedade de cor e, portanto, se interagem uns com os outros. Toda vez que dois quarks interagem e trocam um glúon, eles trocam de cor. Também porque os glúons são atraídos um para o outro, é possível ter uma coleção de glúon, que é referido como... ... o que mais ... uma bola de glúon! As interações que resultam da Força Fraca são incrivelmente de curto alcance Elas são efetivas até sobre uma distância menor do que o diâmetro de um próton... e isso implica precisamente que as partículas de gauge da Força Fraca, chamadas de W e Z , são imensamente pesadas. Sobre distâncias pequenas o suficiente e em energias realmente elevadas, as quatro forças são indistinguíveis porque suas partículas de força são, respectivamente, também indistinguíveis. O Modelo Padrão da Física combina QCD com QED E a Teoria da Força Fraca. Ele declara que existem 6 quarks e 6 léptons e doze bósons de gauge, bem como suas antipartículas. Mas apenas os quarks up e down, o elétron e o mais leve neutrino são populosos hoje. No modelo padrão, todo o sistema de matéria e forças, exceto a gravidade, é encapsulado em umas poucas equações simples e está organizado em torno de um núcleo principal conhecido como simetria local de gauge - espantoso! OK, agora você quer me dizer o que você me disse antes, que eu lhe disse para dizer me mais devagar? OK, vamos voltar para o nascimento do universo, as coisas estão quentes. Realmente Quentes! E as coisas estão acontecendo rápido - muito rápido. Para o mais ínfimo incremento de tempo de que é possível falar, de ... 10-43 segundos, a temperatura era de 1032 K e a densidade francamente indescritível. Naquele instante, só havia uma força universal e um tipo de partícula elementar... mas isso não duraria. No final desse momento... ... a gravidade separa-se da união. Aos 10-35 segundos, a força nuclear forte sai da união... ...e isso desencadeia a inflação! O evento onde o universo cresceu instantaneamente em tamanho... de mais minúsculo do que um átomo até um tamanho enorme e desconhecido. Esta expansão, e posterior esfriamento para 1027 graus, permitiu que seis diferentes tipos de quarks se formassem. Aos 10-12 segundos e 1015 graus Kelvin a força fraca e a força eletromagnética se separam e nos temos a quatro forças independentes que conhecemos hoje. Neste ponto todos os seis tipos de léptons se formam, incluindo o elétron. Aos 10-6 segundos os quarks up e os quarks down formam os prótons e nêutrons. Todos os quarks pesados decaem todos os léptons pesados decaem toda anti-matéria desaparece E por aquele tempo, quando o universo tinha só um segundo de idade, prótons e nêutrons já estavam se juntando para formar o mais leve núcleo atômico. Traduzido por Hebert Andrade Ribeiro Filho [email protected]