STANDARD MODEL
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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]