Prótons e nêutrons, as partículas que formam os núcleos dos átomos, pode parecer muito pequeno. Mas os cientistas dizem que essas próprias partículas subatômicas são compostas de algo ainda menor - partículas chamadas quarks.

"Nós vamos, Acho que a maneira mais simples de afirmar isso é que os quarks são os constituintes fundamentais da matéria, de todas as coisas que estão ao nosso redor, "explica Geoffrey West. Ele é um físico teórico que fundou o grupo de física de alta energia no Laboratório Nacional de Los Alamos e agora é Shannan Distinguished Professor no Santa Fe Institute. (Ele também é autor do best-seller de 2017" Scale, "sobre como as leis matemáticas que regem a estrutura e o crescimento do mundo físico se aplicam à vida biológica e à sociedade humana.)

Como elétrons e outros léptons, quarks não parecem ter qualquer estrutura e parecem ser indivisíveis, conforme explicado pelo físico de partículas da Universidade de Melbourne, Takaski Kubota, em The Conversation.

Quarks são tão minúsculos que é incompreensível tentar expressar seu tamanho estimado. O professor de física da University College London Jon Butterworth explicou que o raio de um quark é aproximadamente 2, 000 vezes menor que a de um próton, que por sua vez é 2,4 trilhões de vezes tão pequeno quanto um grão de areia.

Existência de Quarks proposto pela primeira vez em 1964

A existência de quarks foi proposta pela primeira vez em 1964 pelo físico teórico do Instituto de Tecnologia da Califórnia Murray Gell-Mann, uma das figuras-chave no desenvolvimento do Modelo Padrão da física de partículas. Gell-Mann, vencedor do Prêmio Nobel de Física de 1969, descobri que explicar as propriedades dos prótons e nêutrons exigia que eles fossem compostos de partículas menores. Ao mesmo tempo, outro físico CalTech, Georg Zweig, também de forma independente também teve a ideia.

A existência de quarks foi confirmada por experimentos conduzidos de 1967 a 1973 no Stanford Linear Accelerator Center.

Uma das coisas estranhas sobre quarks, como West explica, é que eles podem ser observados, mas eles não podem ser isolados. "Há uma diferença sutil, "ele diz." Eles são como os elétrons no sentido de que os elétrons são fundamentais, mas com os elétrons podemos observá-los e também isolá-los. Você pode apontar para um elétron. Com quarks, você não pode tirar um do núcleo e colocá-lo sobre a mesa e examiná-lo. "

Em vez de, usando aceleradores de partículas gigantes, os cientistas aceleram os elétrons e os usam para sondar a profundidade do núcleo. Se eles se aprofundarem o suficiente, os elétrons se espalharão pelos quarks, que pode ser medido usando detectores muito sofisticados. "Nós reconstruímos o que está no alvo de que os prótons e nêutrons são compostos, "West diz." Você vê esses pequenos objetos pontuais que identificamos como quarks. "

Existem seis tipos de quarks

Quarks têm cargas fracionárias em comparação com os prótons que eles formam. Existem seis tipos de quarks baseados na massa, e as partículas também têm uma qualidade chamada cor, que forma de descrever como a força forte os mantém unidos. A cor é carregada pelos glúons - uma espécie de mensageiro da força forte que une os quarks. (Eles são análogos aos fótons.)

Uma equipe de físicos da Universidade de Kansas planeja usar um dispositivo instalado no Large Hadron Collider, um enorme acelerador de partículas localizado em um túnel de 27 quilômetros entre a França e a Suíça, para investigar a forte interação entre quarks e glúons.

“A ideia é entender melhor a estrutura do próton e dos íons pesados ​​- como o chumbo, por exemplo - e estudar um novo fenômeno chamado saturação, "Christophe Royon, um professor de física da Universidade de Kansas que está liderando a pesquisa, explica em um e-mail. "Quando dois prótons ou dois íons colidem com energia muito alta, somos sensíveis à sua subestrutura - quarks e glúons - e podemos sondar alguma região onde a densidade dos glúons fica muito grande. "

"Uma analogia seria o metrô de Nova York nos horários de pico, quando o metrô está completamente congestionado, "Royon continua." Nesse caso, os glúons não se comportam como identidades únicas, mas podem mostrar um comportamento coletivo, da mesma forma que um metrô lotado, se alguem cair, todo mundo vai sentir, já que as pessoas são muito próximas umas das outras. Em algum ponto, os prótons ou íons pesados ​​podem se comportar como um objeto sólido, como um copo, chamado condensado de vidro colorido. É isso que queremos ver no LHC e também no futuro Colisor Eletron-Íon dos EUA. "

Royon diz que encontrar provas da existência desse material denso de glúon responderia a uma das maiores questões sem resposta sobre os quarks. "Este é um novo estado da matéria, "ele diz." Algumas dicas já apareceram no Relativistic Heavy Ion Collider ou no Large Hadron Collider, mas nada é certo ainda. Seria uma descoberta importante, e tanto o Large Hadron Collider quanto o Electron-Ion Collider são máquinas ideais para ver isso. "

Os cientistas também se perguntam se pode haver algo ainda menor do que um quark. "Isso levanta a questão, Existe outro nível? ", diz West." Não sabemos a resposta para isso. "

Gell-Mann recebeu o nome da partícula do romance experimental de James Joyce, "Finnegans Wake, "que contém a linha, "Três quarks para Muster Mark!"