Quarks: Swing de Cores

Publicado quinta-feira, 27 de fevereiro de 2020 às 12:48 h | Atualizado em 27/02/2020, 12:52 | Autor: Marcio Luis Ferreira Nascimento

Do que o mundo é feito? Uma boa resposta que a ciência fornece envolve duas palavras: vácuo e matéria. A luz é essencialmente matéria, pois é feita de partículas chamadas fótons que viajam à extraordinária velocidade de 300.000 km/s. Uma outra parte fundamental da matéria constitui-se de pequeníssimas unidades chamadas quarks, considerados os bloquinhos fundamentais do universo.

Os quarks e os léptons são, até onde se sabe, as menores estruturas da matéria, que junto com o vácuo (vazio) formam o universo. Lépton é outro nome da partícula bastante conhecida por elétron, e deriva da palavra grega significando “leve”.

O quark foi proposto teoricamente em 1964 pelo físico americano Murray Gell-Mann (1929 - 2019), Prêmio Nobel de Física em 1969. De modo independente, o físico russo-americano George Zweig (n. 1937) chegou às mesmas conclusões independentemente. O termo quark provem de uma passagem do magnífico livro Finnegans Wake (“Finnicius Revém”, de acordo com a tradução dos poetas e ensaístas brasileiros Augusto Luís Browne de Campos (n. 1931) e Haroldo Eurico Browne de Campos (1929 - 2003)), elaborado pelo inigualável poeta, escritor e novelista irlandês James Augustine Aloysius Joyce (1882 - 1941): ‘Three quarks for Muster Mark!’

A proposta de Gell-Mann ficou conhecida como Modelo Padrão, onde os quarks ocorrem em seis tipos (ou ainda sabores, na falta de uma melhor definição por se considerar as últimas propriedades da matéria): top (topo), bottom (fundo), charm (charmoso), strange (estranho), up (para acima) e down (para abaixo), com extraordinário diâmetro de 10-16 centímetros (ou seja, um centímetro dividido por dez quatrilhões, algo 2.000 vezes menor que um próton). Os dois últimos formam os prótons e nêutrons dos núcleos atômicos, enquanto os quatro primeiros são esperados em colisões de alta energia, como em aceleradores de partículas. Um próton consiste de dois quarks up e um down, enquanto um nêutron contém um quark up e dois down. Tais tripletos recebem o nome de bárions. Os quarks up e down possuem as menores massas. As variedades de “cores” dos quarks são vermelho, verde e azul - que não tem nada a ver com o conceito usual de cor, e estão relacionadas ao que se denominou carga de cor. Leptons, diferente dos quarks, não possuem “cores”.

O quark top, o mais massivo de todos (tão massivo quanto um átomo de ouro), foi o último a ser descoberto em 1995, durante colisões de altíssimas energias no segundo maior acelerador de partículas, confirmando o Modelo Padrão. Foram necessários dois grandes times de cientistas multinacionais trabalhando em conjunto: CDF [Collider Detector at Fermilab, ou Detector do Colisor do Fermilab], com 36 instituições e 437 pesquisadores; e D-zero [também do Fermilab: Fermi National Accelerator Laboratory, ou Laboratório Nacional do Acelerador Fermi, em homenagem ao físico italiano Enrico Fermi (1901 - 1954)], com 40 instituições e 393 pesquisadores (destes, oito do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas).

Leptons e quarks giram, como bailarinas, ao redor do seu eixo (tal giro é denominado de spin pelos físicos, seja no sentido horário ou anti-horário). Além de girar, os quarks não são encontrados isoladamente, não sendo, portanto, confinados, existindo somente em duplas ou trios, literalmente dançando, como num swing (i.e., suingue, balanço ou ritmo).

Curiosamente, existe apenas uma, e bela canção, que trata do suingue de cores, elaborada pelo compositor brasileiro Luciano Gomes dos Santos (n. 1966) e gravada originalmente em 1991 pela cantora, compositora e produtora musical brasileira Daniela Mercuri de Almeida (n. 1965) em seu primeiro álbum. Tal canção, que homenageia o bloco afro Muzenza, contou com a participação especial da batida marcante do grupo Olodum – literalmente, um estrondoso sucesso.

Os cientistas almejam entender como o universo funciona, e do que ele é feito. A compreensão dos quarks, e como eles se combinam para produzir a matéria, consiste numa das fronteiras do conhecimento. E qual o benefício para a humanidade? Bem, de fato não há resultado prático hoje - mas, historicamente, os experimentos dos raios ditos catódicos elaborados pelo físico inglês Joseph John Thomson (1856 - 1940) em 1897 resultaram na descoberta dos elétrons (ou leptons), e o benefício deste até então curioso experimento simplesmente mudou a História. Oxalá o futuro permita descobrir mais sobre estas partículas fundamentais, quem sabe num novo swing de cores!

Professor da Escola Politécnica, Departamento de Engenharia Química e do Instituto de Humanidades, Artes e Ciências da UFBA

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