Clique e assine a partir de 8,90/mês

LHC detecta partícula exótica com 4 quarks – prótons e nêutrons normais têm só 3

Esse hádron peculiar, encontrado no maior acelerador de partículas do mundo, é um passo importante para a cromodinâmica quântica – uma das áreas mais cabeludas da física.

Por Bruno Vaiano - 3 jul 2020, 15h43

Já ouviu falar de quarks? Não? Que pena, porque você é feito deles. Você, seu cachorro e todo o resto das coisas do Universo.

Quarks são partículas fundamentais, impossíveis de subdividir. Eles vem em alguns sabores, apelidados pelos físicos de up down (são só apelidos, mesmo, eles não se movimentam para cima ou para baixo de acordo com seus nomes). Se você junta três quarks, dois downs e um up, você faz um nêutron. Se você inverte a receita, e coloca dois ups e um down, nasce um próton.

Prótons e nêutrons compõem o núcleo dos átomos. Átomos compõem moléculas. Que compõem seus órgãos e tecidos. Que compõem você. Como dissemos, você é feito de quarks. Os quarks, por sua vez, não são feitos de nada. Um quark é um quark, ele não pode ser descrito em termos de coisas menores do que ele. Ele pertence à categoria das menores coisas da natureza, à categoria das partículas que perfazem todo o resto.

Quando os quarks se juntam para formam algo, o que os mantém unidos é algo chamado força nuclear forte. Essa força, anônima para os leigos mas conhecida dos físicos, é uma das quatro forças fundamentais da natureza, junto da gravidade e do eletromagnetismo (não falaremos da quarta porque isso complicaria as coisas um bocado).

Continua após a publicidade

Ou seja: os três quarks que formam os prótons e nêutrons dos átomos se mantém unidos graças à força nuclear forte. O que significa, novamente, que você só existe graças à força nuclear forte. Esse negócio de estudar física de partículas é uma verdadeira viagem de autoconhecimento, rs.

Uma partícula formada por quarks e cimentada pela força nuclear forte recebe o nome de hádron (leia com calma, são muitos nomes para memorizar). Prótons são hádrons. Nêutrons são hádrons. Daí vem o nome do Grande Colisor de Hádrons (LHC) – aquele acelerador de partículas com mais de 20 km de extensão que fica enterrado na fronteira entre a França e a Suíça.

É de lá, diga-se, que vem a notícia de hoje. Embora a maioria dos hádrons seja feita de três quarks, o LHC detectou um hádron bizarro, com quatro quarks. Para piorar, ele não é feito dos quarks up e down, que são super comuns, mas de quatro quarks do tipo charm (sim, você não leu errado: os físicos batizaram um tipo de quark de “charme”). Existem seis tipos de quarks, ao todo. Os charms são mais pesados que os ups downs.

Encontrar um hádron exótico, composto de quarks exóticos em uma quantidade exótica, pode parecer algo um pouco esotérico para ter qualquer impacto imediato no cotidiano. E de fato é. No momento, o que esse  bichinho estranho e fascinante pode fazer por nós é comprovar muitas hipóteses e predições de uma área de pesquisa chamada cromodinâmica quântica – a área que trata da força nuclear forte. Vamos explicar muito superficialmente:

Continua após a publicidade

Do mesmo jeito que os fenômenos eletromagnéticos atualmente são explicados por uma teoria chamada eletrodinâmica quântica – arquitetada pelo lendário físico americano Richard Feynman e seus colegas –, os fenômenos associados à força nuclear forte são explicados pela cromodinâmica quântica, que é bem mais obscura. Grosso modo, é o seguinte: na eletrodinâmica, as partículas possuem uma propriedade chamada carga elétrica. Já na cromodinâmica, as partículas possuem uma propriedade equivalente à carga eletrica, chamada cor.

Essa “cor” não tem nada a ver com as cores que nós enxergamos, só para deixar claro. Estamos operando em uma escala subatômica, em que coisas são pequenas demais para interagir de qualquer forma com a luz visível do nosso dia a dia. “Cor” é um nome dado para facilitar a vida dos próprios físicos quando eles estão conversando sobre entidades microscópicas muito descoladas do senso comum.

Chris Parkes, porta-voz do experimento que envolveu 1400 pesquisadores de 19 países, declarou: “A descoberta de hoje abre outro capítulo neste livro científico, que nos permitirá estudar nossa teoria das partículas de matéria em um caso extremo. Essa partícula é um caso extremo – um hádron exótico, que contém quatro quarks em vez dos dois ou três das partículas convencionais, e o primeiro a conter quarks pesados.”

Só o futuro sabe que utilidades práticas podem advir dessa pesquisa. Quando Einstein explicou o efeito fotoéletrico, em 1905, a notícia provavelmente passou por esoterismo na mídia da época. Mal sabiam eles que, 100 anos depois, o efeito fotoelétrico seria o responsável pelos detectores de luz que acendem os postes na rua automaticamente quando anoitece. A ciência de base de hoje é a ciência aplicada de amanhã.

Publicidade