Do que s

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Do que são feitas as coisas? Ciência
Contemporânea Parte 1
SUMÁRIO INTRODUÇÃO PARTÍCULAS MODELO
NUCLEAR AVALANCHE DE NOVAS PARTÍCULAS CONCLUSÃO
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INTRODUÇÃO
Não é de hoje que as pessoas  perguntam "Do que
o mundo é feito?" Do que são feitas as coisas?
O que as mantém unidas?" Por que tantas coisas
neste mundo compartilham as mesmas
características?  Este deveria ser o último
dos três artigos. Entretanto, por ter-se tornado
muito longo o dividimos em duas partes. Assim
esta é a Parte 1 que apresentará , basicamente ,
a enxurrada de novas partículas elementares,
descobertas graças ao desenvolvimento tecnológico
dos detectores de partículas. Refere-se ao
período que, arbitrariamente e só para fins
didáticos, chamamos Ciência Contemporânea. Esse
período tem início em 1928 com a constatação de
Paul Dirac da primeira evidência da anti-matéria
e finda no início deste século XXI.
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Partículas Modelo Nuclear
Conforme foi apresentado no artigo anterior, o
Modelo Nuclear de Rutherford/Bohr/Sommerfeld/Chadw
ick era assim constituído um núcleo, formado
por prótons e nêutrons uma eletrosfera
dividida em camadas ou níveis eletrônicos, e os
elétrons nessas camadas, apresentando energia
constante e os elétrons girando em torno do
núcleo em órbitas elípticas. Ou seja, as
partículas elementares até então descobertas
eram elétrons prótons e nêutrons. É sobre as
características dessas partículas elementares que
trataremos a seguir.
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ELÉTRON Partícula Elementar Em física das
partículas, Partícula Elementar é a partícula da
qual outras são compostas. Por exemplo, átomos
são compostos de partículas menores elétrons
prótons e nêutrons. A busca incessante da
Ciência é encontrar as partículas, ou a
partícula que constrói todas as outras. A
partícula Fundamental. SPIN Número quântico
associado, sem rigor, às possíveis orientações
que partículas subatômicas carregadas e alguns
núcleos atômicos podem apresentar , quando
imersas em um campo magnético. Teorias e
estudos experimentais têm mostrado que o spin,
presente nessas partículas elementares, não pode
ser explicado por postulações clássicas, onde
partículas menores tendem a orbitar em volta de
um centro de massa. O spin que essas partículas
apresentam é uma propriedade física intrínseca,
como a propriedade de carga elétrica e massa.
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O elétron é uma partícula elementar. Os elétrons
são indestrutíveis, muito pequenos, imutáveis e
eternos. Os atributos do elétron como massa,
carga elétrica e spin são suficientes para
caracterizá-lo. O elétron é uma das partículas
mais leves dentre todas. Cerca de 2.000 vezes
mais leve que o próton. O valor do spin do
elétron é caracterizado pelo número ½. O número
quântico de spin significa que o elétron pode
existir em apenas dois tipos de estados distintos
de spin. Algumas fontes de produção de elétrons
são naturais, outras são artificiais. São fontes
naturais os raios cósmicos e o decaimento beta,
que é o subproduto de uma desintegração
radioativa. São fontes artificiais os sólidos
podem ao serem aquecidos ou bombardeados com
íons. Por exemplo, numa válvula qualquer o cátodo
emite elétrons ao ser aquecido
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os metais ao serem simplesmente aquecidos -
Canhão de elétrons os sólidos, ao serem
incididos por radiação - Efeito fotoelétrico.
PRÓTON Partícula "sub-atômica" que , junto com
nêutron forma os núcleo s atômicos de todos os
elementos. Convencionou-se que o próton tem
carga eléctrica positiva. A massa real de um
próton é de, aproximadamente, 1,673 10-27 kg,
entretanto, atribui-se-lhe uma massa relativa de
valor 1. É 2000 vezes mais pesado que o
elétron. A carga elétrica real do próton é de,
aproximadamente, 1,6 10-19 coulombs. Porém, do
mesmo modo que à massa, atribuiu-se uma carga
relativa de 1. NÊUTRON Partícula sub-atômica
que forma em companhia com o Próton os núcleos
atômicos de todos os elementos. Tem massa
levemente superior ao Próton e não tem carga
élétrica.
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Avalanche de Novas Partículas
ANTI-MATÉRIA
Em 1928, Paul Dirac (1902-1984), físico inglês
enquanto trabalhava equações matemáticas, estas
revelaram o inusitado a existência de partículas
de carga positiva com massa igual à do elétron.
Esse elétron positivo batizado pósitron foi
recebido com desconfiança. Era a primeira
evidência de algo que os físicos hoje aceitam com
naturalidade a antimatéria.
Em 1932, Carl Anderson (1905- 1991) físico
norte-americano detectou o pósitron . Pouco
depois, percebeu-se que todas as partículas
teriam sua correspondente antipartícula. Duas
décadas depois, foram capturados o antipróton e o
antinêutron. A antimatéria é parte da natureza,
apesar de rara no universo atual.
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DECAIMENTO BETA Decaimento é processo pelo qual
núcleos atômicos se transformam em núcleos
menores e de outro elemento ou partículas
elementares transformam-se em outras partículas
elementares. Essa segunda forma de decaimento é
estranha, porque o produto final não é menor do
que a partícula elementar inicial, mas sim
partículas diferentes. Ao mesmo tempo em que se
descobria o Nêutron , uma crise entrou em cena.
Motivo o decaimento beta, processo em que um
nêutron radioativo expulsava um elétron e o
núcleo virava o de outro elemento. Com a perda do
elétron o nêutron transforma-se num próton.   Os
balanços de massas e cargas fechavam, mas algo
intrigava os físicos As contas do balanço
energético dessa forma de radioatividade não
fechavam. Faltava um resquício desprezível, é
verdade de energia que não era observado nos
experimentos. Em 1930, uma carta do físico
austríaco Wolfgang Pauli (1900-1958) propunha a
solução para o mistério
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uma partícula sem carga, de massa possivelmente
nula, responderia pela energia que faltava. A
aceitação dessa partícula sem carga e sem massa
foi surpreendente . Mais tarde foi batizada como
Neutrino pelo físico italiano Enrico Fermi (1901-
1954). Teóricos passaram a empregar essa
partícula- fantasma com entusiasmo, mesmo que ela
só viria ser detectada em 1956.
PARTÍCULA COLA INTRANUCLEAR
Em 1935, o físico japonês Hideki Yukawa
(1907-1981) lançou uma idéia ousada, para
responder à pergunta aparentemente simples que
ainda intrigava os físicos o que mantém o núcleo
do átomo coeso? A idéia ousada de Hideki
Yukawa se a interação eletromagnética se dá
pela troca de fótons entre as partículas com
carga elétrica, por que algo semelhante não
poderia ocorrer entre prótons e nêutrons?
Surgia assim o Méson em grego, médio , pois
sua massa estaria entre a do próton e a do
elétron. O Méson seria a força forte mantenedora
da coesão do núcleo do átomo, cola intranuclear.
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MÚON Em 1936 Carl D. Anderson , enquanto estudava
a radiação cósmica, detectou a presença de
partículas, que se curvavam, ao passar por um
campo eletromagnético, de forma diferente aos
elétrons e a outras partículas conhecidas.
Partícula com as características do Méson de
Yukawa. Mas, em 1945, mostrou-se que a partícula
detectada por Carl, praticamente, não interagia
com o núcleo atômico. Era o Múon. Partícula
proveniente do Cosmo e que atinge normalmente a
Terra e, portanto, atinge tudo que está nela. O
Múon é um elétron pesado, que interage
fracamente com um próton com uma determinada
reação.
MÉSON PI (PÍON) Em 1947, Cecil Powell
(1903-1969), físico inglês, sua equipe da
Universidade de Bristol (Inglaterra) e com
participação determinante do físico brasileiro
César Lattes (1924-2005) detectaram na observação
de raios cósmicos o Méson de Yukawa hoje,
conhecido como Méson pi (ou Píon) .

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Em 1948, Lattes e o norte-americano Eugene
Gardner (1913-1950) detectaram píons produzidos
artificialmente no acelerador de partículas da
Universidade da Califórnia, em Berkeley (USA) .
Essa descoberta mostrou que a produção e a
detecção de partículas podiam ser feitas de modo
mais controlado com o desenvolvimento de
aceleradores mais potentes e detectores mais
precisos. Nessa mesma época começaram a ser
detectadas partículas que se formavam em pares e
que viviam muito mais tempo que o previsto. As
partículas estranhas são mésons K ou káons.
Essas partículas estranhas correspondem a
qualquer um subgrupo de mésons instável, que
consistem em uma forma eletricamente carregada
com uma massa 966 vezes maior do que um elétron e
uma forma neutra, com uma massa 974 vezes maior
do que um elétron, produzido como resultado de
uma colisão de partículas de alta energia. Desde
então já foi descoberta a existência de mais de
200 partículas elementares, separadas em
partículas estáveis e instáveis.
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NEUTRINO Os neutrinos estão entre as partículas
mais abundantes no Universo. Seu número é próximo
do número de fótons. As estrelas emitem muitos
neutrinos. O Sol, por exemplo, emite 1038
neutrinos por segundo. É um número astronômico.
Além dessas fontes naturais , os Neutrinos são
produzidos por uma variedade de interações,
especialmente em decaimentos de partículas.
CARACTERÍSTICAS DOS NEUTRINOS partículas com
massas muito pequenas partículas com carga
elétrica nula mas, ainda assim, provavelmente,
têm antipartículas por não terem carga forte ou
elétrica quase nunca interagem com quaisquer
outras partículas. A maioria dos neutrinos passa
direto através da terra sem ter sequer interagido
com um único átomo são partículas mutantes, vão
continuamente mudando de um tipo para outro,
enquanto viajam pelo espaço. Esse comportamento
chama-se oscilação de neutrinos. É caso único
entre todas as partículas elementares e são de
difícil detecção
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TIPOS DE NEUTRINOS Existem três tipos de
neutrinos e três antipartículas correspondentes.
Isso é possível, teoricamente, pois existe a
possibilidade de que o neutrino seja sua própria
antipartícula.
Em 1931, Wolfgang Pauli (1900-1958 ), físico
austríaco, propôs a existência do neutrino do
elétron.
Em 1956, os físicos norte-americanos Frederick
Reines (1918-1998) e Clyde Cowan (1919-1974) , a
partir da hipótese de Pauli, observaram o
primeiro neutrino, o neutrino do elétron. Por
isso Reines recebeu o prêmio Nobel de Física, em
1995.
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BÓSON DE HIGGS Desde 1950, com o advento dos
grandes aceleradores, teve início a descoberta de
muitas outras novas partículas. Cada uma ganhou
uma letra grega. Eram tantas que, nas palavras de
um físico, temeu-se que o alfabeto grego não
fosse suficiente.
Em 1964, o físico inglês Peter Higgs (1929 - ) a
partir das idéias de outro pesquisador, Philip
Anderson, anunciou pela primeira vez O Bóson de
Higgs . Partícula elementar escalar maciça
hipotética anunciada antecipadamente, cuja
comprovação empírica ainda não foi possível. Era
o elemento que os cientistas carecem para
justificar a composição material do Universo é
esta chave que os pesquisadores anseiam por
encontrar.
O bóson de Higgs seria o responsável por dar
massa a outras partículas. Representa a chave
para explicar a origem da massa das outras
partículas elementares.
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Embora extremamente maciços, os bósons de Higgs
são difíceis de detectar, porque só existiriam
virtualmente. Emergiriam no mundo e
submergiriam após brevíssimos instantes, tempo
curto demais para seu registro. Para ver um
bóson de Higgs, os físicos têm de produzir um,
espatifando partículas umas contra as outras a
velocidades extremas. A energia da colisão se
converte em matéria e, se a energia for alta o
suficiente, um bóson de Higgs de verdade pode
irromper. Em seguida, prediz a teoria, desfaz-se
(decai, como dizem os físicos em seu jargão)
numa coleção de outras partículas.
TAU
Em 1976 Martin Perl (1927 - ) físico
estadunidense descobre o TAU (t) no SLAC -
Stanford Linear Accelerator Center.  O TAU
tem massa 4000 vezes maior do que a do
próton. Os TAUS são por demais efêmeros. Seu
tempo de vida é um bilhão de vezes menor do que a
vida média do Múon.
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Em 1962, os físicos norte-americanos Leon
Lederman (1922-1979), Melvin Schwartz (1932
2006) e Jack Steinberger ( 1921 - )descobriram o
neutrino do múon utilizando o laboratório de
Brookhaven, em Nova Iorque. Em 2000, uma equipe
conhecida por Donut (sigla, em inglês, para
Observação Direta do Neutrino do Tau),
trabalhando no Fermilab nos EUA, descobriu o
neutrino do tau. As massas desses neutrinos são
incertas. Mas é certo que essas partículas
possuem massa. Elas possuem um valor mínimo e
outro máximo. A cada ano, devido às observações,
esses valores decrescem.
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O decaimento do TAU é análogo ao do múon e ocorre
com uma freqüência de 17 .
QUARK
Em 1964, o físico 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. 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. O quark 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.
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Os QUARKS são um tipo de partícula elementar de
matéria, com as maiores massas dentro de uma
mesma família. A maior parte da matéria que
vemos em nossa volta é feita de prótons e
nêutrons, os quais são compostos de QUARKS. A
constatação da existência dos QUARKS decorre de
observações indiretas. O que se observa é que o
comportamento de partículas como os prótons e
nêutrons revelam a existência de uma estrutura
compatível com a existência de QUARKS . São
características dos QUARKS somente são
identificados isoladamente nunca são encontrados
livres, voando pelo espaço. Os QUARKS são
confinados, presos uns aos outros possuem uma
carga elétrica fracionária, diferente da do
próton e do elétron, que têm cargas inteiras de
1 e -1, respectivamente e têm dois tipos de
carga a eletromagnética e outra denominada carga
de cor. Existem seis tipos de quarks, mas os
físicos, usualmente ,falam em termos de três
pares up/down  charmoso/estranho
e top/bottom
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Conclusão
A consistência do Modelo de Rutherford/Bohr/Somme
rfeld/Chadwick com essa avalanche de descobertas
de novas partículas elementares, bem como com a
divisão de prótons e nêutrons fora totalmente
abalada. As mais de 200 novas partículas
requeriam dos físico s a construção de um modelo
de estrutura atômica da matéria , simples e
elegante como os anteriores. Ficou ratificado a
tendência da Ciência responder a pergunta de
como são feitas as coisas com uma partícula
fundamental que daria massa às outras partículas.
O Bóson de Higgs , chamado por alguns como a
partícula divina, é a versão contemporânea . A
resposta dada pela Ciência Contemporânea foi o
MODELO PADRÃO , que será , basicamente, o
conteúdo da Parte 2, o próximo artigo.
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FONTES brasilescola.com ecientificocultural.com
educar.sc.usp.br infoescola.com orion.med.br
phisichsact.wordpress.com sprace.org.br
e wikipédia.org. IMAGENS aapt.org
bnl.gov cdcc.sc.usp.br dec.ufcg.edu.br images.n
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noticias.terra.com.br phy.bris.ac.uk
Web.fccg.org e wikipédia.org. MÚSICA A Dança
Ritual do Fogo Manuel de Falla Do balé El
Amor Brujo.
Formatação e Organização do Texto J. Coêlho