segunda-feira, 17 de dezembro de 2012

Modelo Padrão - Parte 5

Continuemos a falar do Modelo Padrão. 

Nós vimos que os quarks podem ser de diversos sabores: up, down, chamed, strange, bottom ou top.

Existe uma outra característica dos quarks que chamamos de cor. Cada quark pode ter 3 cores diferentes: vermelho, verde ou azul. Isto não quer dizer que os quarks são coloridos na realidade. Foi só uma estratégia para diferenciar três modalidades de quarks que podem aparecer e para resolver o problema de termos  quarks com mesmo spin confinados nos hádrons (mais para frente falaremos mais sobre isso). Então cada sabor de quark, pode ter três cores

Esta estratégia foi utilizada como uma analogia às cores primárias da luz que são o vermelho, verde ou azul (RGB- Red, Green e Blue), como vemos na figura abaixo:

Figura 1: Cores primárias da luz: vermelho, verde e azul.


Se juntarmos as três cores primárias da luz, o resultado é a luz branca não é mesmo? Então a ideia é que as partículas que são compostas de quarks precisam ser brancas, ou seja, precisam de uma combinação tal destas 3 cores para que o resultado seja branco (R+B+G ou cor+anti-cor). Isto foi utilizado para não quebrar o princípio de exclusão de Pauli. Por este princípio só seria possível que dois quarks ocupassem o mesmo estado de energia, porém vemos existem partículas que confinam três quarks. Então a carga de cor foi criada para permitir estes estados, desde que tenham cores diferentes e que o resultado final seja uma cor neutra.

Bom, mas quais são as partículas que são formadas por quarks? São os Hádrons que são divididos em Bárions e Mésons.

Os bárions são compostos de três quarks. O próton e o nêutron são exemplos de quarks. O próton é composto de de dois quarks up e um down (uud), já o nêutron é composto por um quark up e dois down (udd). Isso só é possível se cada um dos quarks tiver uma cor diferente, sendo que a junção das três cores é o branco.

Os mésons são compostos de um quark e um antiquark. Se os quarks possuem "cores", os antiquarks possuem "anticores". Assim, uma cor com sua anticor, também resulta no branco. Um exemplo de méson é o pion+ (também chamado de méson π) que é composto de um quark up e um antiquark down.

O interessante é que nunca iremos encontrar um quark sozinho, isolado. Os quarks sempre estão confinados nos hádrons.

Resumindo o que vimos até agora:

Aprendemos que existem os léptons e os quarks, que são partículas elementares. 

Existem 6 tipos de léptons (elétron (e-), múon (μ), o tau (τ), neutrino do elétron (νe), neutrino do múon (νμ) e neutrino do tau (ντ)) e suas correspondentes antipartículas, totalizando 12 partículas elementares.

Existem 6 sabores de quarks (up (u), down (d), charmed (c), strange (s), bottom (b) e top (t), sendo que cada um deles podem ter 3 cores diferentes, totalizando 18 quarks, além dos antiquarks correspondentes. Isso resulta em 36 partículas elementares.

Conhecemos até agora 48 partículas elementares! Mas não acaba por aí! Ainda falta falarmos das interações fundamentais entre estas partículas, e para isso precisaremos falar das partículas mediadoras

Vejam dois esquemas para ver se fica mais claro para todos:

Figura 2: Esquema do Modelo Padrão.



Figura 3: Os quarks e antiquarks são confinados nos hádrons.


O que vimos hoje neste post foram estes retângulos em amarelo. O retângulo em vermelho será o próximo tópico ok?

 Acompanhem o blog! Até logo!


Referências:
- OSTERMANN, F. Um Pôster para Ensinar Física da Partículas na Escola. Física na Escola, 2(1), 13-18, 2001.

- MOREIRA, M.A. Partículas e Interações, Física na Escola 5(2), 10-14, 2004.




Oficina sobre Câmara de Nuvens para professores de Ensino Médio

Atenção a todos os professores de Ensino Médio inscritos no  XX Simpósio Nacional de Ensino de Física (http://www.sbfisica.org.br/~snef/xx/)





Eu, Maria Clara Santarelli, o Prof. Helio Takai, Gabriel Steinicke e Fernanda Gomes estaremos ministrando a seguinte oficina nos dias 22, 23 e 24 de janeiro de 2013:



VENHA CONHECER O CERN E APRENDER A CONSTRUIR UMA CÂMARA DE NUVENS COM MATERIAL DE BAIXO CUSTO

Descrição:
Primeiramente faremos com que os participantes conheçam um pouco sobre o CERN e sobre a participação de professores de Física brasileiros na Escola de Física CERN. Em um segundo momento, faremos uma revisão sobre Física de partículas, aceleradores e detectores e de como inserir estes conteúdos para os estudantes do Ensino Médio. Em um terceiro momento, os participantes construirão câmaras de nuvens com material de baixo custo, que serão utilizadas para detectar partículas provenientes dos raios cósmicos. Por fim, faremos uma demonstração de uma câmara de nuvens imersa em campo magnético para os participantes fazerem observações e medidas a partir das imagens coletadas. Com as medidas, iremos calcular o momento e velocidade das partículas. Pedimos para os participantes trazerem calculadoras científicas ou laptops.


Objetivos:



Os objetivos são: conhecer um pouco mais sobre o CERN e estimular a participação dos professores de Física do Ensino Médio na Escola de Física CERN; aprender a construir uma câmara de nuvens com materiais de baixo custo para utilizar em sala de aula e fazer cálculos a partir das observações e medidas coletadas no aparato experimental.



Para quem ficou interessado, faça sua inscrição já neste link abaixo:

Procure a oficina 40. Esperamos por vocês em janeiro!

Abraços a todos!

terça-feira, 11 de dezembro de 2012

Modelo Padrão - Parte 4

O Modelo Padrão é uma teoria que descreve muito bem quais são as partículas fundamentais que compõem as estruturas do Universo, como elas se comportam e interagem entre si.

Das postagens anteriores nós vimos que os átomos são formados pelos elétrons e pelo núcleo, este por sua vez é composto de prótons e nêutrons. Cada próton e cada nêutron  é composto por 3 quarks.

Como os elétrons e quarks são partículas elementares (não possuem estruturas internas e não podem ser dividimos em mais partes) eles vão entrar no Modelo Padrão, como as peças chave para formar toda a matéria estável que conhecemos no Universo.

O elétron (e) é um lépton, que significa leve em grego (apesar de nem todos os léptons serem tão leves assim...). Existem outros tipos de léptons que são o múon (μ), o tau (τ) e os neutrinos (ν) (neutrino do elétron (νe), neutrino do múon (νμ) e neutrino do tau (ντ)).

Existem vários tipos de quarks, que chamaremos de sabores. Estes sabores tem nomes bem engraçados: up (u), down (d), charmed ou charmoso (c), strange ou estranho (s), bottom (b) e top (t).

Os quarks e os léptons são classificados como férmions. Os férmions possuem spin semi-inteiro e obedecem o princípio de exclusão de Pauli. Falei grego agora né? Não se assustem, estas duas características (spin e princípio de exclusão de Pauli) falaremos mais adiante ok?!

Vejam esta imagem abaixo, com todas estas partículas elementares que falamos:


Vejam que existem 3 gerações da matéria, representadas por estas 3 colunas. Lembrando que toda a matéria visível no Universo é composta somente da primeira geração de partículas mostradas aqui acima (elétrons, quarks up e down). As segunda e terceira gerações são muito instáveis e decaem, ou seja, tornam-se partículas da primeira geração, que são estáveis. Por estabilidade entenda-se em não decair (transformar-se) em outra partícula, sendo que permanecem elas mesmas por muito tempo.

De todas estas partículas que falamos acima, temos sempre as antipartículas correspondentes. Por exemplo, temos o quark u e o antiquark u, o elétron e o pósitron (antielétron) e assim por diante.

Estas são portanto as partículas elementares do Modelo Padrão. A partir destas formam-se muitas outras partículas não elementares e muitas estruturas presentes no nosso Universo.

Por hoje, vou ficar por aqui, pois são muitas informações não é? Logo, logo continuo com os capítulos sobre o Modelo Padrão. Acompanhem!

Mandem suas dúvidas, comentários, ok?




Referências:

http://www.sprace.org.br/aventuradasparticulas/frames.html


- OSTERMANN, F. Um Pôster para Ensinar Física da Partículas na Escola. Física na Escola, 2(1), 13-18, 2001.

- MOREIRA, M.A. Partículas e Interações, Física na Escola 5(2), 10-14, 2004.