Quarks

A ideia de que a parte mínima da matéria era o átomo foi proposta ainda no século V a.C. pelo filósofo grego Demócrito e perdurou até o início do século XX. Mais recentemente, em 1964, o norte-americano Murray Gell-Mann (1929-), que ganharia o Prêmio Nobel de 1969, sugeriu outra hipótese: a matéria poderia ser subdividida em partes ainda menores, chamadas por ele de quarks. Atualmente sabe-se que existem seis tipos de quarks. Desse total, apenas dois entram na composição de prótons e nêutrons. Os demais existiram apenas nos primeiros momentos da criação do Universo e só podem ser recriados dentro dos aceleradores de partículas. Os aceleradores são longas pistas circulares onde os físicos lançam pedaços minúsculos de matéria e de antimatéria, uns contra os outros. 

Impulsionadas por um fortíssimo campo magnético criado por potentes eletroímãs, as partículas viajam a uma velocidade próxima à da luz (300 mil km/s). Ao se chocarem, elas se estraçalham em ínfimos pedaços que duram frações mínimas de segundo.

Em 1994, uma equipe internacional do Laboratório Fermilab, nos Estados Unidos (EUA), confirmou a existência da mais pesada das subpartículas fundamentais da matéria, o quark top (topo). O top já fora detectado no ano anterior, por outro grupo de pesquisadores, no mesmo laboratório. Com a confirmação, os físicos completaram a lista de subpartículas que compõem toda a matéria existente na natureza.

OS SEIS QUARKS

Up (para cima) – É o mais leve dos quarks. Cada próton possui dois up em seu interior. Cada nêutron, um.
Down (para baixo) – Faz dupla com o up na constituição da matéria. Cada próton tem um down e cada nêutron, dois.
Charm (charme) – Maior que o up e o down, só aparece em aceleradores de partículas, por um milionésimo de milionésimo de segundo.
Strange (estranho) – Par do charm, é também pesado demais para se manter inteiro na natureza. Só existiu nos primeiros momentos da criação do Universo.
Top (topo) – O mais pesado dos quarks, tem massa igual à de um átomo de ouro. Nos aceleradores, sobrevive por apenas 0,0000000000000000000001 segundo.
Bottom (fundo) – Também é pesado demais para existir hoje. Nos aceleradores, dura apenas um milionésimo de milionésimo de segundo.

Protons e neutrons são feitos de quarks.

Tudo que sabemos sobre o tamanho dos quarks é que ele é muito pequeno para se medir com os aceleradores atuais e os métodos experimentais
existentes. Logo, os teóricos os tratam como se fossem partículas pontuais.

Modelo Padrão

Quando incluimos elétrons, neutrinos, e as forças elétricas e fracas em nosso modelo, podemos descrever tudo sobre a matéria: o nucleo, os núcleos, os átomos, incluindo a química e a biologia. Esta descrição teórica abrangente da matéria é chamada de modelo padrão.

Esta figura mostra a parte de primeira geração do modelo padrão. Toda a matéria do dia a dia é composta destas partículas, quando adicionamos o elétron e os neutrinos aos quarks. Estas partículas interagem por troca de partículas especiais chamadas de bósons.

Existem mais duas gerações nas quais as partículas são agrupadas da mesma maneira e interagem trocando o mesmo conjunto de bósons, com a diferença sendo que as partículas são mais pesadas. As propriedades destas outras gerações são estudadas em física de altas energias.