Indivisível. Este é o significado da palavra átomo em sua origem grega. Porém durante o século XX, a compreensão do átomo avançou enormemente resultando em grandes avanços tecnológicos que desfrutamos no século XXI.
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Modelos atômicos
No ano de 1808, o professor inglês John Dalton propôs que a matéria seria composta por partículas indivisíveis. Alguns anos mais tarde, pesquisando sobre os raios catódicos, J.J. Thomson sugeriu que o átomo seria composto por um núcleo maciço encrustado com partículas de carga negativa os elétrons. Já no século XX, o modelo atômico desenvolvido por Ernest Rutherford e mais tarde aperfeiçoado por Niels Bohr sugere que o átomo seja composto por um núcleo minúsculo cercado por elétrons que giram em órbitas ao redor dele. O núcleo seria formado por partículas chamadas nêutrons e prótons.
Com o desenvolvimento da Mecânica Quântica e o estudo das radiações nucleares e das colisões entre partículas, foi descoberto que o núcleo atômico possui mais do que prótons e nêutrons.
O Modelo Padrão
A partir de inúmeras descobertas de novas partículas, desenvolveu-se um uma teoria que pudesse relacionar as forças conhecidas e as diversas partículas que haviam sido encontradas. Surgiu então o Modelo Padrão, uma teoria da física que descreve as partículas fundamentais que constituem a matéria e as forças eletromagnética, forte e fraca.
Segundo o Modelo padrão, as partículas são divididas em férmions e bósons. Podemos dizer que os férmions constituem a matéria. Eles possuem spin semi-inteiro (podendo assumir valores 1/2, 3/2, 5/2 e assim por diante) e obedecem ao princípio de exclusão de Pauli segundo o qual férmions idênticos não podem ocupar o mesmo estado quântico.
Já os bósons são responsáveis por transmitir a interação de uma força. Um exemplo conhecido é o fóton. Ele é o responsável por transmitir a interação eletromagnética. Os bósons possuem spin com valores inteiros (0,1,2,3...) e não obedecem ao princípio de exclusão de Pauli.
O Modelo Padrão é uma generalização da Eletrodinâmica Quântica (EDQ). Isso significa que a EDQ faz parte do modelo padrão e pode ser usada para entender os fenômenos eletromagnéticos. Esta teoria indicou a existência de uma partícula semelhante ao elétron mas com certas propriedades invertidas. Esta partícula é o pósitron, que possui carga positiva ao contrário do elétron. Portanto ela é a antipartícula do elétron.
As partículas nucleares, segundo o Modelo Padrão, seriam compostas por quarks. Cada uma delas possui 3 quarks com cargas fracionárias. Assim o próton, de carga +1, é composto por 3 quarks: 2 com carga igual a + 2/3 e um com carga igual a -1/3. Já o nêutron, de carga 0, possui 2 quarks com carga -1/3 e um quark de carga +2/3.
Os quarks também possuem uma propriedade chamada cor. Essa cor não tem nada a ver com as cores que enxergamos, o nome é apenas uma analogia com as cores básicas que compõe a cor branca. Desse modo temos os quarks vermelho, verde e azul, cada um podendo assumir cargas iguais a -1/3 ou +2/3. Temos então 6 diferentes tipos de quarks. Como os elétrons na EDQ, para cada um dos 6 diferentes quarks que citamos existem 6 antiquarks, cujas cargas são -2/3 ou +1/3. A interação entre eles ocorre através do glúons, que tem esse nome por agir como uma cola (glue, em inglês) unindo os quarks no interior de prótons e nêutrons.
A lista de partículas fundamentais previstas no modelo padrão é bem grande. Apenas para citar alguns férmions, existe o neutrino tipo elétron, uma partícula que raramente interage com a matéria, sendo capaz de atravessar a Terra sem se chocar com nenhuma partícula que compõe o planeta. A todo momento os neutrinos chovem sobre nós sem que ninguém perceba, exceto, é claro, alguns especialistas em detectar neutrinos. Há também mais 2 famílias de férmions, com seus respectivos conjuntos de quarks e antiquarks, e partículas como o múon e seu neutrino, o tau e o seu neutrino. Uma dessas partículas teve sua existência detectada recentemente e foi decisiva para a confirmação experimental da teoria.
Bóson de Higgs
O bóson de Higgs explica a diferença de massa entre as partículas fundamentais. O anúncio de sua descoberta ocorreu em Julho de 2012 e rendeu a François Englert e Peter Higgs o Prêmio Nobel de Física de 2013.
Fontes
http://www.if.ufrgs.br/~moreira/modelopadrao.pdf
http://ultimosegundo.ig.com.br/ciencia/2012-07-04/descoberta-particula-de-deus.html
http://noticias.uol.com.br/ciencia/ultimas-noticias/redacao/2013/10/08/belga-e-britanico-ganham-no-nobel-de-fisica.htm
Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/fisica/modelo-padrao/