Existem partículas indivisíveis?

Em física de partículas, geralmente não falamos diretamente de indivisibilidade, mas falamos de partículas fundamentais ou elementares.

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Imagem divulgada pela CERN mostra uma representação da colisão de prótons na experiência pela busca do bóson de Higgs. Foto: AFP.

Por Bárbara Álvarez González
Publicado no El País

A resposta é realmente muito simples, porque hoje conhecemos partículas indivisíveis. Mas se filosofarmos um pouco, teremos que definir o que significa indivisível. Isso significa que elas não podem ser quebradas ou que não possuem estrutura interna? Na física de partículas, geralmente não falamos diretamente de indivisibilidade, mas falamos de partículas fundamentais ou elementares. Para nós, são partículas fundamentais aquelas que, atualmente, com a gama de energias que temos nesse momento, nenhuma estrutura interna foi observada ou, da mesma forma, elas não são compostas de outras partículas menores. Essas são partículas fundamentais e seriam, por exemplo, o elétron e outros léptons ou quarks.

Isso que explico é o que fomos capazes de observar até agora com a gama de energias que possuímos. Por exemplo, em aceleradores de partículas como o LHC (Large Hadron Collider), onde trabalho, utilizamos ordens de potência de tera elétron-volt, ou seja, um bilhão de elétrons de volts. Um volt de elétron (eV) é uma unidade que corresponderia à energia necessária para mover um elétron dentro de uma diferença de potencial de um volt. Estaríamos falando sobre quantidades de energia que se traduzem em comprimentos de onda da ordem de 10^-18 metros. Em outras palavras, podemos detectar algo tão pequeno assim, de 10^-18 metros, que é realmente tão pequeno que está dentro da escala subatômica.

Com essas altas energias, o que fazemos no acelerador de partículas é colidir feixes de prótons. Esses feixes de prótons são partículas que não são fundamentais porque são constituídas por outras partículas, os quarks, que são os que finalmente colidem. Poderíamos dizer que, com o nosso “microscópio eletrônico de prótons” no LHC e as faixas de comprimento de onda que temos disponíveis no momento, não foi possível observar uma estrutura interna do que partículas elementares ou indivisíveis são para nós. É isso que estudamos, o que chamamos de modelo padrão da física de partículas, que explica as partículas fundamentais e suas interações.

Até agora, há uma série de partículas indivisíveis que são esses elétrons e quarks que são divididos em três famílias e que, curiosamente, não temos ideia do porquê existem três. Além disso, existe muita variedade de massas, mas apenas a primeira família dessas partículas, os elétrons, os quarks up e os quarks down são os que formam a matéria comum, ou seja, a matéria da qual tudo o que sabemos é feito. O restante das partículas indivisíveis que detectamos, como múons e outros tipos de quarks, são criado em laboratório ou como resultado de raios cósmicos que passam pela atmosfera e deixam esses tipos de múons ou partículas que chegam até nós.

Isso é o que sabemos hoje. Mas as pessoas que pesquisam na física de partículas têm a porta aberta para que, quando aumentamos a gama de energias que utilizamos, seja possível descobrir que essas que agora consideramos indivisíveis ou fundamentais, não sejam realmente assim, mas sejam compostas por outras que ainda não podemos observar porque não temos energia suficiente.

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