LHC detecta partícula exótica com 4 quarks – prótons e nêutrons 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.
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3 jul 2020, 15h43 | Atualizado em 27 ago 2020, 14h12
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 e 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).
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.
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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 e 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:
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.
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