{"id":7893,"date":"2021-06-24T08:00:24","date_gmt":"2021-06-24T11:00:24","guid":{"rendered":"https:\/\/www3.unicentro.br\/petfisica\/?p=7893"},"modified":"2021-07-06T20:37:50","modified_gmt":"2021-07-06T23:37:50","slug":"o-que-e-o-modelo-padrao-uma-discussao-sobre-a-teoria-da-fisica-de-particulas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www3.unicentro.br\/petfisica\/2021\/06\/24\/o-que-e-o-modelo-padrao-uma-discussao-sobre-a-teoria-da-fisica-de-particulas\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 o Modelo Padr\u00e3o? Uma discuss\u00e3o sobre a teoria da F\u00edsica de Part\u00edculas."},"content":{"rendered":"
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[vc_row][vc_column][vc_column_text]<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Historicamente, diversas reflex\u00f5es sobre o que comp\u00f5e a mat\u00e9ria resultaram no modelo de John Dalton<\/a>, segundo ele o denominado \u00e1tomo era a menor propor\u00e7\u00e3o da mat\u00e9ria, indivis\u00edvel e maci\u00e7a. De l\u00e1 para c\u00e1, nos dias atuais, j\u00e1 sabemos que na verdade, os \u00e1tomos s\u00e3o sim divis\u00edveis, e est\u00e3o constitu\u00eddos por el\u00e9trons, n\u00eautrons e pr\u00f3tons, que por sua vez s\u00e3o compostos de quarks e l\u00e9ptons. A essa \u00faltima divis\u00e3o, daremos o devido aprofundamento da teoria neste blog [1].<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0No universo, como o conhecemos, tudo \u00e9 feito por blocos b\u00e1sicos de part\u00edculas inimaginavelmente pequenas, que interagem e formam de grandes estrelas a at\u00e9 mesmo n\u00f3s, humanos. Essas part\u00edculas s\u00e3o regidas por quatro diferentes for\u00e7as: a for\u00e7a nuclear fraca, for\u00e7a nuclear forte, gravitacional e eletromagn\u00e9tica [2].<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Com a inten\u00e7\u00e3o de criar uma teoria que explique a exist\u00eancia de uma gama de part\u00edculas, de cargas e massas diferentes \u2014 tais quais foram previstas experimentalmente j\u00e1 em meados do s\u00e9culo XX \u2014 a teoria do Modelo Padr\u00e3o da F\u00edsica de Part\u00edculas foi desenvolvida. Seu objetivo era de explicar toda a mat\u00e9ria em suas menores part\u00edculas, denominadas part\u00edculas fundamentais, e as intera\u00e7\u00f5es entre elas. Entretanto, nesse modelo apenas podemos entender como tr\u00eas dessas for\u00e7as, anteriormente citadas, est\u00e3o relacionadas a estas part\u00edculas [2,3].<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Sabendo o que \u00e9 este modelo, podemos passar para quais s\u00e3o as part\u00edculas que comp\u00f5em o mesmo, assim, voltamos a falar dos quarks e l\u00e9ptons, e tamb\u00e9m introduzimos, os b\u00f3sons e o b\u00f3son de Higgs [4]. No geral, o modelo padr\u00e3o \u00e9 composto por dezessete part\u00edculas fundamentais, divididas em duas categorias: os f\u00e9rmions, que s\u00e3o os blocos de constru\u00e7\u00e3o da mat\u00e9ria; e os b\u00f3sons, respons\u00e1veis pelas intera\u00e7\u00f5es entre essa mat\u00e9ria. Os b\u00f3sons, de spin[1]<\/sup><\/a> inteiro, s\u00e3o os que representam as tr\u00eas for\u00e7as descritas pelo Modelo (for\u00e7a nuclear forte, for\u00e7a nuclear fraca e a for\u00e7a eletromagn\u00e9tica) [5].<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Os f\u00e9rmions, part\u00edculas de spin semi-inteiro, s\u00e3o doze e divididos entre seis quarks e seis l\u00e9ptons. Quarks s\u00e3o part\u00edculas que ao interagirem e com isso \u201cproduzem\u201d a for\u00e7a nuclear forte e s\u00e3o classificados pela sua simetria, sendo eles: up (u), down (d), strange (s), charme (c), bottom (b) e top (t). J\u00e1 os l\u00e9ptons (do grego, \u201cleve\u201d) interagem \u201cproduzindo” a for\u00e7a nuclear fraca e s\u00e3o classificados em: el\u00e9tron (e), neutrino do el\u00e9tron (\u03bde<\/sub>), m\u00faon (\u03bc), neutrino do m\u00faon (\u03bd\u03bc<\/sub>), tau (\u03c4) e neutrino do tau (\u03bd\u03c4<\/sub>) [1,5].<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Ainda existe mais a respeito dos quarks, como dito anteriormente, os mesmos \u201cinteragem pela for\u00e7a nuclear forte\u201d (for\u00e7a forte), e essa natureza decorre de uma caracter\u00edstica apenas dos quarks: a cor. Os seis diferentes quarks podem ter tr\u00eas distintas cores (vermelho, azul ou verde), sendo assim, na realidade podemos dizer que existem dezoito possibilidades destas part\u00edculas, fato que n\u00e3o ocorre aos l\u00e9ptons. Outra quest\u00e3o que aumenta nosso n\u00famero de possibilidades, \u00e9 a exist\u00eancia de antipart\u00edculas[1]<\/sup><\/a>, sendo ao todo trinta e seis quark e doze l\u00e9ptons caso estas situa\u00e7\u00f5es sejam contabilizadas [5]. Todavia n\u00e3o se preocupe agora, n\u00e3o iremos nos atentar a isso neste momento, este pode ser o assunto de um pr\u00f3ximo blog.<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Voltando \u00e0 teoria, das dezessete part\u00edculas fundamentais citadas, ainda falta falar dos b\u00f3sons. Eles s\u00e3o part\u00edculas que podem n\u00e3o conter massa atribu\u00edda, s\u00e3o part\u00edculas mediadoras, que promovem intera\u00e7\u00f5es entre f\u00e9rmions. Existem b\u00f3sons mediadores de cada uma das tr\u00eas for\u00e7as que s\u00e3o contempladas no modelo padr\u00e3o: sendo gl\u00faons (g) os mediadores da for\u00e7a forte; b\u00f3sons Z e W, mediadores das intera\u00e7\u00f5es de carga fracas; f\u00f3tons () mediam intera\u00e7\u00f5es eletromagn\u00e9ticas. E, tamb\u00e9m, apesar de n\u00e3o constarem no modelo padr\u00e3o, gr\u00e1vitons. Estes podem ser os mediadores da gravidade (advinda da massa). Os gr\u00e1vitons ainda n\u00e3o foram experimentalmente comprovados, h\u00e1 uma enorme dificuldade em observar uma part\u00edcula com uma intera\u00e7\u00e3o t\u00e3o desprez\u00edvel no mundo qu\u00e2ntico \u2014 em compara\u00e7\u00e3o com as outras for\u00e7as, que tem intera\u00e7\u00e3o muito forte a t\u00e3o pequenas dist\u00e2ncias \u2014 , uma vez que a gravidade s\u00f3 pode ser experimentada de forma significativa em grandes massas, como vemos, obviamente, no \u201cmundo\u201d astron\u00f4mico [1].<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Mas agora voc\u00ea pode se perguntar, falamos sobre quatro dos b\u00f3sons que est\u00e3o presentes na teoria do Modelo Padr\u00e3o, ainda falta um. Al\u00e9m disso, tamb\u00e9m citamos no in\u00edcio um tal de b\u00f3son de Higgs. Neste momento, se torna importante explicar sobre uma rela\u00e7\u00e3o entre duas for\u00e7as fundamentais, antes de realmente introduzirmos qual a fun\u00e7\u00e3o deste \u00faltimo b\u00f3son.<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Na mesma \u00e9poca de formula\u00e7\u00e3o do Modelo com o qual estamos trabalhando, f\u00edsicos perceberam que existia uma rela\u00e7\u00e3o entre duas das for\u00e7as fundamentais: a for\u00e7a nuclear fraca e a for\u00e7a eletromagn\u00e9tica. Desta forma, puderam descrever elas em uma mesma teoria, que implica em algo denominado for\u00e7a eletrofraca. As equa\u00e7\u00f5es da teoria unificada destas for\u00e7as fizeram-se v\u00e1lidas, entretanto, implicam que todas as part\u00edculas presentes na teoria (b\u00f3sons das duas for\u00e7as), deveriam surgir sem massa. Esse fato n\u00e3o era verdade aos b\u00f3sons Z e W, \u2014 que na realidade s\u00e3o bem mais massivos que um pr\u00f3ton. Surgiu ent\u00e3o uma proposta de solu\u00e7\u00e3o para este problema [8].<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0A solu\u00e7\u00e3o foi dada pelos cientistas Robert Brout, Fran\u00e7ois Englert e Peter Higgs, eles pressuporam que na realidade, as part\u00edculas n\u00e3o continham massa, essa era atribu\u00edda a eles ao interagirem com um campo invis\u00edvel denominado \u201ccampo de Higgs\u201d. A ideia \u00e9 que este campo haveria surgido e se expandido desde o big-bang, e \u00e0 medida que se expandia, as outras part\u00edculas interagiriam com ele e adquiriam sua massa. Nesse momento que nosso b\u00f3son pode ser introduzido, pois como todo campo, o campo de Higgs tamb\u00e9m teria sua part\u00edcula relacionada, e ela \u00e9 o b\u00f3son de Higgs.<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Por tempos n\u00e3o soubemos se o b\u00f3son de Higgs realmente existia, entretanto, pesquisadores da CERN, depois de muitas an\u00e1lises de uma quantidade imensa de dados, foi concluida a observa\u00e7\u00e3o de uma part\u00edcula que coincide com todas caracter\u00edsticas do teorizado b\u00f3son de Higgs, dentro de uma margem de erro cab\u00edvel, concretizando assim a descoberta da part\u00edcula[8,9]. Este grande feito mostra que a cada dia mais nos encaminhamos para descobertas inimagin\u00e1veis.<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Todavia, ainda h\u00e1 muitas respostas que podemos obter, e muitas coisas que devemos desvendar para incrementar ainda mais o modelo padr\u00e3o. Uma das quest\u00f5es ainda em aberto, est\u00e1 relacionada com a detec\u00e7\u00e3o (ou n\u00e3o) do gr\u00e1viton; e tamb\u00e9m existe muito a se discutir sobre a antimat\u00e9ria, assunto ao qual n\u00e3o me estendi, mas se surgir o interesse, posso voltar para discutir.<\/span><\/p>\n

\u00a0 Por enquanto, finalizo por aqui este pequeno resumo das descobertas que s\u00e9culos atr\u00e1s eram inimagin\u00e1veis sem o conhecimento cient\u00edfico que temos nos dias atuais.<\/span><\/p>\n

Autora: <\/strong>Mariana Carachinski.<\/span><\/p>\n

[1] Momento angular intr\u00ednseco (inerente) da part\u00edcula [6].<\/sup><\/span><\/p>\n

[2] Part\u00edculas sim\u00e9tricas (de mesma massa e spin), mas de cargas diferentes, elas comp\u00f5em a denominada antimat\u00e9ria [7].<\/sup><\/span><\/p>\n

Refer\u00eancias:<\/strong><\/span><\/p>\n

[1] Pinheiro L.A.. Costa S.S.C.. Moreira M.A.<\/strong>. Do \u00e1tomo grego ao Modelo Padr\u00e3o: os indivis\u00edveis de hoje<\/em>. Textos de apoio ao\u00a0 professor de F\u00edsica. Volume 22.. n.6. 2011. P\u00e1ginas (72 a 88). Dispon\u00edvel em: https:\/\/www.if.ufrgs.br\/public\/tapf\/v22_v6_pinheiro_costa_moreira.pdf<\/a>. Acessado no dia: 24\/05\/2021;<\/span><\/p>\n

[2] CERN, Accelerating Science<\/strong>. The Standard Model: The Standard Model explains how the basic building blocks of matter interact, governed by four fundamental forces<\/em>. Dispon\u00edvel em: https:\/\/home.cern\/science\/physics\/standard-model<\/a>. Acessado no dia:\u00a0 17\/05\/2021;<\/span><\/p>\n

[3] Office of science.<\/strong> DOE Explains…the Standard Model of Particle Physics<\/em>. Dispon\u00edvel em: https:\/\/www.energy.gov\/science\/doe-explainsthe-standard-model-particle-physics#:~:text=The%20Standard%20Model%20includes%20the<\/a>. Acessado no dia: 24\/05\/2021;<\/span><\/p>\n

[4] Neutrinos.<\/strong> Introdu\u00e7\u00e3o ao Modelo Padr\u00e3o<\/em>. Dispon\u00edvel em:\u00a0 https:\/\/propg.ufabc.edu.br\/mnpef-sites\/neutrinos\/index.php\/situando\/modelo-padrao\/<\/a>. Acessado no dia: 24\/05\/2021;<\/span><\/p>\n

[5] IOP, Institute of Physics.<\/strong> The Standard Model<\/em>.Dispon\u00edvel em:\u00a0 https:\/\/www.iop.org\/explore-physics\/physics-stepping-stones\/standard-model#gref<\/a>. Acessado no dia: 24\/05\/2021;<\/span><\/p>\n

[6] Eisberg R., Resnick R.<\/strong>. F\u00edsica Qu\u00e2ntica: \u00c1tomos, Mol\u00e9culas, S\u00f3lidos, N\u00facleos e Part\u00edculas<\/em>. Elsevier. 1994. p.353.<\/span><\/p>\n

[7] Neutrinos<\/strong>. AS PART\u00cdCULAS ELEMENTARES<\/em>. Dispon\u00edvel em: https:\/\/propg.ufabc.edu.br\/mnpef-sites\/neutrinos\/index.php\/situando\/particulas_elementares\/<\/a>. Acessado no dia: 24\/05\/2021;<\/span><\/p>\n

[8] CERN, Accelerating Science. <\/strong>The Higgs boson: Elementary particles gain their mass from a fundamental field associated with the Higgs boson<\/em>. Dispon\u00edvel em: https:\/\/home.cern\/science\/physics\/higgs-boson<\/a>. Acessado no dia: 25\/05\/2021;<\/span><\/p>\n

[9] Fermilab<\/strong>. Higgs Boson 2016<\/em>. Dispon\u00edvel em: https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=1AamFQWwh94<\/a>. Acessado no dia: 22\/06\/2021;<\/span><\/p>\n

[10] Quantamegazine.<\/strong> A New Map of All the Particles and Forces<\/em>. Dispon\u00edvel em: https:\/\/www.quantamagazine.org\/a-new-map-of-the-standard-model-of-particle-physics-20201022\/<\/a>. Acessado no dia: 24\/05\/2021;<\/span><\/p>\n

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