Aula 2 - Introdução ao modelo padrão

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tudo seria feito a partir de algo muito simples e fundamental: o Átomo
A ideia foi proposta por Leucipo e elaborada por Demócrito no século 5 a.C.
Relembrando..
Muito tempo depois...
1803 – O químico John Dalton trabalhou com a ideia de que a matéria seria composta por átomos que seriam partículas maciças e indivisíveis, muito rígidas como bolas de bilhar. 
Os átomos poderiam ser recombinados, originando substâncias químicas mais complexas.
1897 – “A quebra do átomo” Joseph John Thomson fez um ajuste no modelo de Dalton, propondo que o átomo não era indivisível mas tinha subpartículas negativas, os elétrons.
Thomson imaginou que deveriam existir cargas positivas para contrabalancear as negativas.
1907 – O físico Ernest Rutherford concluiu que o átomo possuía um núcleo, muito concentrado e rígido, de 10.000 a 100.000 vezes menor que o átomo todo.
Rutherford elaborou um modelo planetário do átomo, com os elétrons girando ao redor do núcleo, o qual era composto por partículas denominada de prótons (cargas positivas).
O século passado testemunhou a descoberta de centenas de novas partículas. Até o início da década de 1950, a grande maioria das partículas descobertas foi erroneamente considerada elementar, pois o método de observação utilizado não permitia ver-lhes a natureza mais íntima.
O Critério que define elementar...
	Toda partícula que PODE ser quebrada NÃO é elementar, e toda aquela que tem um único constituinte é considerada elementar.
Após a descoberta de tantas partículas novas, deu-se a necessidade de organizá-las. Surgiu então o Modelo Padrão.
O modelo Padrão (MP) estabelece: toda matéria de que se tem notícia é composta de três tipos de partículas elementares: léptons, quarks e os bósons (partículas mediadoras).
Consideramos as quatro interações conhecidas (a gravitacional, a eletromagnética, a nuclear forte e a nuclear fraca).
Uma forma de representarmos o Modelo Padrão é o quadro ao lado com 16 caixinhas, onde temos espaço para 6 léptons, 6 caixinhas para quarks e 4 caixinhas para as partículas mediadoras.
Léptons seriam partículas elementares. Os léptons não participam da coesão do núcleo, portanto, não possuem interação forte com o núcleo. 
Vamos conhecê-los!
Léptons
O Elétron (e-) foi a primeira partícula elementar a ser descoberta (1897). Ele é muito estável e não tem interação forte com o núcleo atômico. É um lépton! 
O Neutrino (v) só foi observado experimentalmente em 1956.É uma partícula elementar, extremamente leve, que interage fracamente com outras partículas apenas por meio da gravidade e da força nuclear fraca.
Ele também é um lépton.
O Múon (µ) é a primeira das partículas elementares instáveis a ser descoberta. Em 1933 anunciaram a primeira evidência de sua existência. Ela é uma partícula semelhante ao elétron, porém com massa 207 vezes maior.
O Neutrino do Múon (vµ) foi observado em 1962. Através de um experimento que lançou neutrinos contra placas de alumínio, produziu-se rastro de Múons que foram detectados e fotografados. O Neutrino do Múon também é um lépton.
O Tau (τ) foi descoberto em 1975. Há muito tempo um lépton não era descoberto, e eis que um genuíno aparece! Quase duas vezes maior do que um próton. Sua descoberta deu esperança a existência do Neutrino do Tau.
O neutrino do Tau (vτ) foi a última partícula a ser descoberta. Da mesma forma que os outros dois léptons - o elétron e o múon - tinham seus respectivos neutrinos, o Tau também deveria ser acompanhado por um. A busca foi intensa, e em 1997, apenas um neutrino, de um trilhão deles, interage com o experimento e se transforma em Tau, deixando seu rastro de 1mm.
Quarks
Quarks são partículas elementares, e são um dos dois elementos básicos que constituem a matéria (o outro é o lépton). Quarks se combinam para formar partículas como os prótons e os nêutrons (hádrons).
Quarks nunca são diretamente observados ou encontrados isoladamente; eles eles só existem em estados ligados formando as partículas. Por esta razão, muito do que se sabe sobre os quarks foi elaborado a partir das observações dos próprios hádrons.
Existem seis tipos (ou sabores) de quarks: up, down, strange, charm, bottom, e top. Em física das partículas, sabor é um conjunto de propriedades que caracteriza os diversos tipos de quarks.
Quarks Up (u) e Down (d) Na década de 60, alguns físicos passaram a reviver uma ideia que havia sido descartada no passado e que considerava a hipótese de os hádrons serem formados por um punhado de “tijolinhos” fundamentais. 
Enfatizamos aqui que a matéria comum, essa de nosso cotidiano, é feita de quarks leves u e d. Os exemplos mais simples são o próton (uud) e o nêutron (udd).
Quark Strange (s) é o terceiro quark mais leve, sendo mais pesado que o Quark U e o Quark D. São produzidas aos pares e pela força forte.
Quark Charme (c) Assim como a matéria ordinária estável é formada pelos quarks leves u e d, os quarks mais pesados, s e c, compõem as partículas mais instáveis, que vivem muito pouco e são produzidas em reações nos laboratórios. 
O quark charmoso foi observado no verão norteamericano de 1974.
Quark Bottom (b) foi o quinto quark a ser descoberto. Depois que as primeiras gerações de quarks – (u d) e (s c) – tinham sido entendidas, a questão era saber, e testar em laboratório, se quarks ainda mais pesados existiam. Esse quinto quark era bem maior do que qualquer partícula já descoberta e foi batizado de b.
Quark Top (t) No início da década de 1980 os físicos teóricos começaram a especular sobrea existência de um sexto quark para completar a simetria. 
O top (t) foi o último quark a ser descoberto, em 1995. Para se ter uma idéia do seu tamanho, a massa do top, que é uma partícula elementar, é da ordem de um átomo inteiro de ouro. Essa partícula só existiu em condições naturais na época do big bang. 
Bósons
O Bóson Zº foi descoberto em meados de 1983. os bósons Z atuam em interações fracas de partículas de carga nula. Constituem correntes neutras.
Esses mediadores possuem massas elevadas em comparação a outras partículas e são lentos. Por isso não transportam as “informações de interação” com eficiência, o que ocasiona uma perda significativa da interação com a força nuclear.
Os Glúons originam da palavra glue, cola em inglês, são bósons compostos oito partículas sem massa, que mediam as forças fortes de quarks. Isso é diferente do fóton, que medeia a interação eletromagnética.