8,1 FXX Gigantes da física, história, Murray Gell Mann

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Livro: Gigantes da Física-8 Murray Gell-Mann. 
IFSC- Instituto Federal de Santa Catarina, Jaraguá do Sul, abril de 2016.
Atividade apresentada na disciplina: Física moderna - FXX, durante o sétimo modulo de Licenciatura em Ciências da Natureza com Habilitação em Física.
Acadêmica: Karine Karsten. 			Professor: Marcio Particheli.
Quem era Murray Gell-Mann?
Bibliografia
Nascido em Nova York em 1929, tinha apenas três anos quando o irmão de 12, Bem a ler.
Os dois meninos chegaram a aprender a ler algumas inscrições em hieróglifos egípcios. 
Aos oito anos, ele foi transferido para a Columbia Grammar School, uma instituição para crianças superdotadas que incluía séries do curso secundário. 
Formou-se em 1944, aos 15 anos. 
Na escola secundária, gostava sobretudo de jogar futebol mas, a física desse nível lhe pareceu “terrivelmente maçante”.
Observação
 de aves
História natural
Na colheita de 
plantas e insetos
Bibliografia
Por si, teria escolhido arqueologia ou linguística, mas o pai, pela compensação financeira em ambos, foi contra. 
Murray imaginava que teria sempre a possibilidade de mudar de campo de especialização mais tarde. Como estudante de graduação em Yale, Gell-Mann achou a física avançada muito mais interessante.
Emigrado da Áustria, Arthur Gell-Mann era um linguista sério que aprendera sozinho a falar inglês sem sotaque. 
Recebeu o grau de bacharel, em 1948. Matriculou-se na pós-graduação do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) em matemática. -19 anos.
Bibliografia
Recebeu uma carta do físico Victor Weisskopf, e aceitou a proposta de trabalhar como seu assistente.
O campo da eletrodinâmica quântica estava conquistando um lugar de relevo na física e Weisskopf disse a Gell que estudasse os artigos publicados de Richard Feynman, Jules Schwinger e Freeman Dyson.
Entendem o caos iniciado com o princípio de incerteza de Heisenberg em que as flutuações rápidas de energia e momento permeiam todo o universo em escalas microscópicas do espaço tempo. Percebem que a equação de Schrödinger era incompleta, pois não considerava a relatividade especial.
Em 1952, após concluir o doutorado, Gell-Mann passou um ano fazendo um pós-doutorado no Instituto de Estudos Avançados de Princeton. 
Bibliografia e Trabalhos
Em 1953, quando propôs que certas partículas subatômicas possuíam uma qualidade que chamou de estranheza. 
A estranheza é definida como a propriedade das partículas elementares que governa a velocidade em que elas decaem.
Algumas das partículas geradas nos aceleradores não estavam se comportando segundo o previsto. Elas haviam sido criadas por forças chamadas interações fortes e pensava-se que deveriam ser desintegradas pelas mesmas forças e durante igual tempo.
 Em vez disso, elas permaneciam por ali por um tempo muito maior. Essas durações de tempo são frações de bilionésimos de segundo. 
Bibliografia e Trabalhos
Gell-Mann explicou as taxas inesperadas de decaimento dessas novas partículas mostrando que seus estados de energia diferiam segundo o modo como cada uma delas girava, como um minúsculo planeta, em torno de seu eixo. 
As energias que descreveu e mediu pela primeira vez permitiram uma explicação da maior expectativa de vida que as partículas estranhas apresentavam, bem como de profetizar a existência de partículas ainda não descobertas.
A CLASSIFICAÇÃO OCTAL
Em 1955 Gell-Mann já chegara à posição de professor associado na Universidade de Chicago. Tinha apenas 26 anos e em 1956, com 27 anos, tornou-se professor pleno 
Bibliografia e Trabalhos
Aplicada à física das partículas, a classificação octal foi a resposta de Gell-Mann à explosão populacional das partículas na década de 1950 e mais tarde a hipótese do quark.
A primeira tentativa foi a de classificá-las segundo seu peso. As mais pesadas, como o próton e o nêutron, foram chamadas de hádrons, e as leves, como o elétron, de léptons. Os hádrons foram divididos em bárions e mésons, os mésons tendo peso médio.
Bibliografia e Trabalhos
Quando a população de bárions continuou a se expandir, foi preciso desenvolver algum novo método de organização.
Gell-Mann verificou que podia agrupar as partículas conhecidas em famílias de oito partículas com características similares. Todas as partículas dentro de uma família tinham spin e número bariônico iguais, e todas tinham aproximadamente a mesma massa. 
Esse método de classificação das partículas foi chamado de classificação octal, porque prevê que muitos hádrons podem ser agrupados em conjuntos de oito.´pag173
às possíveis orientações que partículas subatômicas carregadas e alguns núcleos atómicos podem apresentar quando imersas em um campo magnético.
Planeta
Matéria= o que ocupa lugar no espaço
Bariônico= toda matéria visível que comporta o universo
 
onde
  é o número de quarks, e
  é o número de antiquarks.
Bibliografia e Trabalhos
Tantas partículas encontradas que Robert Oppenheimer fora ouvido sugerindo a concessão de um Prêmio Nobel ao primeiro físico que não descobrisse uma nova partícula num determinado ano.
Gell-Mann e o dr. Yuval Neeman, trabalhando de maneira independente, conseguiram agrupar as partículas em famílias chamadas multipletos. 
Cada multipleto consistia de partículas com características comportamentais comuns. 
No final da década de 1950 descobriu-se que, quando prótons e outras partículas subatômicas eram arremessados uns contra os outros em aceleradores, pareciam ser criadas novas partículas; não fragmentos de prótons, mas irmãos e irmãs de prótons.
Bibliografia e Trabalhos
Algo como transformar uma selva de partículas num zoológico de partículas; isto é, examinou todos os animais (partículas) e determinou quais se relacionavam entre si. 
No fim, descobriu que havia cinco categorias mais amplas de “animais” e inseriu-as em cinco imensas jaulas — supermultipletos. 
Feito isso, Gell-Mann percebeu que em algumas jaulas, comparadas às outras, faltavam um ou dois animais. Isso, por sua vez, tornou possível prever a existência de certas partículas que ainda não haviam sido descobertas.
Mendeleev;
O CONTRASTE FEYNMAN-GELL-MANN
Dois luminares: Murray Gell-Mann e Richard Feynman.
Enquanto Richard Feynman era resolutamente informal, em geral dando aulas em mangas de camisa, usando inglês coloquial e evitando qualquer tipo de referência literária, Gell-Mann era visto quase sempre de paletó e gravata, expressava-se com frases e pronúncias precisas e frequentemente usava referências culturais esotéricas.
No Caltech, Gell-Mann almoçava no Atheneum, o clube dos professores, onde uma mesa posta, especial, estava reservada para ele. Feynman costumava preferir o chamado“Gordurento”.
O que tem os dois em comum?
FEYNMAN-GELL-MANN
Na década de 1960, Feynman e Gell-Mann trabalharam juntos na elaboração da teoria sobre a chamada interação fraca, que explica por que partículas nucleares por vezes decaem emitindo elétrons (ou pósitrons) e neutrinos. 
Feynman ameaçou começar a escrever o nome de Gell-Mann sem o hífen, ao que Gell-Mann contrapôs de imediato a ameaça de inserir um no de Feynman (Feyn-man). 
Quarks- A hipótese original do quark requeria três tipos, ou sabores, de quarks: o up, o down e o estranho (u, d e s).
 Toda a matéria comum pode ser construída a partir unicamente dos quarks u e d. O quark s foi acrescentado para explicar certas partículas criadas por eventos de alta energia que têm a estranha propriedade de existir por períodos de tempo mais longos que previsto. 
A Estrutura Interna do Átomo 
Uma das caraterísticas dignas de nota dos quarks é que a carga elétrica que transportam é uma fração da carga transportada pelo elétron (em geral designada por e), anteriormente considerado a unidade básica de carga. 
 O próton é feito de dois quarks u e um quark d; sua carga total é portanto 2/3 + 2/3 – 1/3, ou 1. De maneira similar, o nêutron, que é desprovido de carga, compõe-se de um quark u e dois quarks d.
 Em 1974, Burton Richter
e Samuel Ting descobriram simultaneamente a partícula J/psi.
 As propriedades exibidas por ela exigiram a postulação de um quarto quark, que recebeu o fantasioso nome de quark charmoso, ou c. Mais tarde foi acrescentado o quark belo ou b. Finalmente foi postulado o quark top, ou t, para criar uma representação hipotética completa. 
A Estrutura Interna do Átomo
A Estrutura Interna do Átomo 
Ao desenvolver a teoria que conduziu a uma explicação sistemática das relações entre as partículas, Gell-Mann estabeleceu algumas regras de comportamento para os quarks. 
Sendo pesados, os quarks podem se aglutinar de uma destas maneiras: em tríades de quarks ou em pares quark/antiquark. 
As tríades produzem partículas mais pesadas, chamadas bárions, que incluem o nêutron e o próton, as partículas mais pesadas do núcleo atômico. 
Os pares quark/antiquark compõem as partículas hoje chamadas mésons.
Cromodinâmica quântica (QCD)
Postularam que cada sabor, ou tipo, de quark era na verdade três quarks. 
Chamaram essa propriedade de cor. Cada um dos seis quarks postulados pode ter qualquer uma de três cores, geralmente chamadas de vermelho, azul e verde. A palavra cor, tal como 
Os quarks não se mostrariam vermelhos ou azuis se fossem visíveis. Cor é uma propriedade deles, tal como a carga elétrica, que lhes permite se unir para formar partículas como o próton. A teoria subjacente à força de cor é chamada cromodinâmica quântica (QCD).
Nobel
Mann em 1969, quando o rei Gustavo VI da Suécia lhe entregou o Prêmio Nobel de Física na tradicional e elegante cerimônia em Estocolmo. Gell-Mann tinha 40 anos de idade.
Em 1967 ele havia sido designado professor catedrático no Caltech e agora chegava ao pico de sua carreira.
Estava casado nessa época com J. Margaret, Dow em solteira, e tinham dois filhos, Lisa e Nicholas.
Revelou um aspecto arrogante e mordaz de sua personalidade que contaminou sua imagem pública desde então. 
Talvez um título melhor fosse “O homem que quer saber tudo”.
A busca do elusivo quark
Em 1969 no SLAC, cientistas dispararam elétrons de 20 bilhões de volts contra prótons encerrados num tubo de hidrogênio líquido e mediram a energia perdida pelos elétrons enquanto defletiam dos prótons. 
Se os elétrons perdessem energia, isso significava que haviam colidido com partes em movimento do próton, possivelmente os quarks previstos por Gell-Mann, que estariam ali. 
Os resultados desses experimentos indicaram que os elétrons de fato perdiam quantidades consideráveis de energia e a conclusão foi que havia sem dúvida alguma coisa no interior do próton. 
Outros experimentos mostraram que as partes contidas num próton têm uma propriedade chamada spin exatamente na quantidade que os teóricos haviam previsto. O número real de componentes no interior do próton, contudo, ainda estava por determinar.
A busca do elusivo quark
No CERN, os cientistas desenvolveram um esquema para usar mais uma partícula, o neutrino, na procura dos quarks. 
O neutrino é uma partícula que não tem nenhuma massa, ou pouca, e nenhuma carga elétrica. 
Em 1959, em um experimento que envolveu a instalação de detectores ópticos nas paredes de grandes tanques de água puríssima enterrados a grande profundidade para depois registrar os lampejos produzidos na rara ocasião em que um neutrino encontra um átomo de água. 
Através das fotografias de neutrinos colidindo com prótons e fragmentando-os em outras partículas foi possível de medir os percursos das partículas e calcular o número líquido de partes no interior do próton. Numa margem razoável de erro experimental, esse número era três, exatamente o previsto pela hipótese do quark. 
Aceleradores/colisores
Os três maiores aceleradores do mundo são o Tevatron, do Fermilab, um aparato na forma de um túnel circular com 6,4 km de circunferência; o acelerador linear de Stanford, uma máquina que dispara elétrons e pósitrons por uma reta de três quilômetros e em seguida os faz dar voltas no curso de colisão através de duas seções semicirculares; 
e o grande acelerador de elétrons e pósitrons do CERN, chamado LEP, um aparato circular com 27 km de circunferência. 
Todos estavam destinados a ser transformados em anões pelo Supercolisor Supercondutor que iria ser construído no Texas, até que o Congresso 
americano decidiu não gastar oito bilhões de dólares em algo que a maior parte do povo americano, e dos congressistas, não entendiam.
Aceleradores/colisores
Aceleradores/colisores
Pesquisadores no SLAC concluíram que a tarefa de examinar o interior do átomo poderia ser mais proveitosa se, em vez de fazer um feixe acelerado atingir uma partícula estacionária, fosse possível fazê-lo girar num anel de acumulação de alta energia e em seguida fazê-lo colidir com um feixe que se deslocasse na direção oposta. 
Para tanto, construíram um anel de acumulação (SPEAR). O uso do SPEAR resultou na descoberta de uma partícula elementar subnuclear chamada psi que é uma combinação de quark e antiquark de tipo inteiramente novo.
Modelo padrão
Esse modelo postula que quase toda a matéria conhecida composta de apenas quatro partículas: dois tipos de quark, que integram os prótons e os nêutrons no interior dos núcleos dos átomos;
elétrons, que envolvem os núcleos; e neutrinos, que são objetos velozes, eletricamente neutros, praticamente sem massa e capazes de atravessar milhões de quilômetros de chumbo sólido com apenas uma chance diminuta de ser envolvidos numa colisão. Quatro forças atuam sobre essas partículas da matéria: (1) a força nuclear forte, que aglutina quarks em núcleos atômicos; (2) a força nuclear fraca, que desencadeia algumas formas de decaimento radioativo; (3) o eletromagnetismo, que incorpora átomos em moléculas e moléculas em matéria macroscópica; e (4) a gravidade. 
Partículas de uma classe completamente distinta, os chamados bósons, são os agentes que transmitem essas forças de um lado para outro entre partículas.
Modelo padrão
Bóson de Higgs
é o mecanismo hipotético que iria explicar por que as partículas têm a massa que têm. Supõe-se que ele reside muito além do alcance do Tevatron. 
Gell-Mann passa seus dias atualmente no Novo México, trabalhando em tópicos que vão da mecânica quântica ao sistema imunogênico humano, à evolução das línguas humanas e à economia global como um sistema complexo em evolução.
Hoje, Murray Gell-Mann é o cofundador e diretor do Instituto Santa Fé. É também um dos diretores da Fundação John D. e Catherine T. MacArthur, cujo Comitê para assuntos de Ambiente e Recursos Mundiais preside. 
Por sua contribuição em prol do ambiente mundial,teve seu nome incluído entre “Os 500 globais” pelo Programa Ambiental das Nações Unidas. Defende a teoria das cordas.
Influências
Obrigada pela atenção!
As meias-vidas podem variar de menos de um milionésimo de segundo a milhões de anos. A meia-vida de qualquer substância particular é constante, não sendo afetada por condições físicas como pressão ou temperatura. Por isso, pode-se usar o processo de radioatividade no cálculo da passagem do tempo, medindo a fração dos núcleos que já decaíram. Como ocorre frequentemente na ciência, Rutherford havia feito essa descoberta quase por acidente, ao trabalhar sobre o fenômeno mais geral da radiação.
 Referências
https://youtu.be/MD8kl_PVZA8