Física de Particulas

            A Física de partículas é um ramo da Física que estuda os constituintes elementares da matéria e da radiação, e a interação entre eles e suas aplicações. É também chamada de Física de altas energias, porque muitas partículas elementares só podem ser criadas a energias elevadas, logo a detecção destas também é possível apenas a altas energias de aceleração. O elétron e o próton foram as únicas partículas aceleradas até os dias de hoje, outras nunca foram detectadas como o gráviton e as restantes foram detectadas através da radiação cósmica  como o méson pi e o méson mu.

            A Física de partículas, estudada pela Mecânica Quântica , busca o fundamental, o nível mais básico da matéria e da Natureza. Todo o nosso mundo visível se fundamenta nesse nível invisível das partículas elementares. Podemos chamar de partículas elementares toda a porção indivisível da matéria, como os elétrons, os fótons, os quarks e outras.

            Os gregos antigos formularam dois conceitos sobre Física de Partículas. O primeiro foi formulado por Tales de Mileto e diz respeito à eletricidade. O segundo foi formulado por Demócrito e diz que toda matéria pode ser dividida até chegar em um ponto que se encontraria a parte mais fundamental e indivisível da matéria a que Demócrito deu o nome de átomo. Ele dizia que o átomo não poderia ser criado ou destruído e que toda a matéria conhecida seria formada por diversas combinações de diferentes átomos. Suas ideias se aproximavam muito dos atuais conceitos de física atômica. As ideias de Demócrito só voltaram a ser revistas no século XIX, por Dalton. As de Tales de Mileto foram revistas a partir do século XV.

            Principais partículas e antipartículas conhecidas: Elétron, pósitron, próton, antipróton, nêutron, antinêutron, neutrino, antineutrino, Mésons (pi+, pi0, pi-, mu+, mu-, k+, k-, k0), hiperons (lambda 0, sigma +, sigma 0, sigma -) e fótons.

Elétron: Partícula mais conhecida e mais estudada, pertence a categoria de Léptons. Massa de repouso: 9,1083 x 10−31 kg, carga elétrica: − 1,602 x 10−19 C, Spin: 1/2 ħ

Pósitron: Já era previsto por Paul Dirac e sua existência foi confirmada em 1930-1940 pelo físico americano Anderson. É a antipartícula do elétron, possui massa de repouso e spin iguais aos do elétron. Carga elétrica de mesmo módulo e sinal contrário.

Próton: É um núcleon partícula que se localiza no núcleo. Também pode ser classificada como um Bárion ( tipo de partícula formada por 3 Quarks ligados por Glúons, possui massa 1836,12 vezes a massa do elétron. Mesmo spin e carga de sinal contrário.

Antipróton: Descoberto em 1955. Já se suspeitava que existissem outras antipartículas desde a descoberta do pósitron. Possui mesma massa e spin que o próton, mas carga de sinal oposto (sinal negativo).

Nêutron: Como o próton, é um nucleon e também é classificado como Bárion. Possui carga nula, massa 1836,65 vezes a massa do elétron e spin 1/2 ħ. Pode se desintegrar dando origem a um próton, um elétron e um neutrino apenas quando está livre (fora do núcleo).

Antinêutron: Possui exatamente as mesmas características do nêutron, mas organização interna diferente. Um nêutron é composto de um quark up e dois quarks down. Logo, imagina-se que o antinêutron seja formado por um antiquark up e dois antiquarks down.

Fótons: É a partícula de mediação da força eletromagnética, classificada como Bóson, são chamados de quantum do campo eletromagnético. Possui massa e carga elétrica zero e spin 1 ħ.

Grávitons: Teoricamente é a partícula mediadora da força Gravitacional, também sendo classificada como um Bóson, analogamente ao fóton, o gráviton é o quantum do campo gravitacional. Não se tem muita informação experimental sobre ele. Só existe com velocidades próximas ou iguais a c (velocidade da luz no vácuo).

Mésons: São uma classe de Hádrons quer dizer, massa média. São partículas que possuem massa entre a do elétron e a do próton. Existem oito tipos de mésons:

- Mésons pi +, - e 0, méson mu +, - , méson k+, - e 0.

Híperons: Partículas de massa maior que a do próton. Pode ser dividido em seis tipos:

- Hiperons lambda 0, hiperon sigma +, -, 0 , hiperon csi+, 0

Neutrinos: O neutrino surge da desintegração de um nêutron em próton e elétron. Possui massa menor que 0,000005 vezes a massa do elétron e até agora foram descobertos quatro tipos de neutrinos diferentes.

Glúon: é um bóson vetorial de massa nula. Há oito tipos de glúon. São partículas que intermediam a interação forte (assim como o fóton intermedia a interação eletromagnética).

Tau: é uma partícula subatômica da família dos léptons, sendo que ele é muito parecido com o elétron, ele pode ser genericamente chamado de elétron super-pesado. Sua anti-partícula é o anti-tau. Como no caso do elétron e do múon, o tau tem um neutrino associado, este é o neutrino de tau, seu tempo de vida é de cerca 2,9 × 1013.

Múon: é uma partícula elementar semi-estável com carga elétrica negativa e spin de 1/2 (férmion). Em conjunto com o elétron, o tau e seus respectivos neutrinos, é classificado como fazendo parte da família dos léptons.