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Partícula subatômica

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Um próton de partícula composta é feito de dois quarks up e um quark down, que são partículas elementares.

Na física, uma partícula subatômica é uma partícula menor que um átomo.[1] De acordo com o Modelo Padrão da física de partículas, uma partícula subatômica pode ser uma partícula composta, que é composta de outras partículas (por exemplo, um próton, nêutron ou méson), ou uma partícula elementar, que não é composta de outras partículas (por exemplo, um elétron, fóton ou múon).[2] Física de partículas e física nuclear estuda essas partículas e como elas interagem.[3]

Experimentos mostram que a luz pode se comportar como um fluxo de partículas (chamadas fótons), além de exibir propriedades semelhantes a ondas. Isso levou ao conceito de dualidade onda-partícula para refletir que as partículas em escala quântica se comportam como partículas e ondas; às vezes são chamados de ondulação para refletir isso.[4]

Outro conceito, o princípio da incerteza, afirma que algumas de suas propriedades tomadas em conjunto, como sua posição e momento simultâneos, não podem ser medidas com exatidão. Foi demonstrado que a dualidade onda-partícula se aplica não apenas a fótons, mas também a partículas mais massivas.

As interações de partículas na estrutura da teoria quântica de campos são entendidas como criação e aniquilação de quanta de interações fundamentais correspondentes.[5] Isso combina a física de partículas com a teoria de campo.[6]

Mesmo entre os físicos de partículas, a definição exata de uma partícula tem diversas descrições. Essas tentativas profissionais na definição de uma partícula incluem:[7]

  • Uma partícula é uma função de onda colapsada
  • Uma partícula é uma excitação quântica de um campo
  • Uma partícula é uma representação irredutível do grupo de Poincaré
  • Uma partícula é uma coisa observada

História

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O termo ““partícula“ subatômica” é em grande parte um retrónimo da década de 60, usado para distinguir um grande número de bárions e mésons (que compreendem hádrons) de partículas que agora são consideradas verdadeiramente elementares. Antes disso, os hádrons eram geralmente classificados como “elementares” porque sua composição era desconhecida.[carece de fontes]? Segue uma lista de descobertas importantes:

Partícula Composição Teorizado Descoberto Comentários
elétron elementar G. Johnstone Stoney (1874)[8] J. J. Thomson (1897)[9] Unidade mínima de carga elétrica, para a qual Stoney sugeriu o nome em 1891.[10] Primeira partícula subatômica a ser identificada.[11]
partícula alfa composto Nunca Ernest Rutherford (1899)[12] Provado por Rutherford e Thomas Royds em 1907 como núcleos de hélio. Rutherford ganhou o Prêmio Nobel de Química em 1908 por essa descoberta.[13]
fóton elementar Max Planck (1900)[14] Albert Einstein (1905)[15] Necessário para resolver o problema termodinâmico de radiação de corpo negro.
próton composto William Prout (1815)[16] Ernest Rutherford (1919, batizado 1920)[17] O núcleo do 1H
nêutron composto Ernest Rutherford (c.1920[18]) James Chadwick (1932) [19] O segundo nucleon.
antipartículas   Paul Dirac (1928)[20] Carl D. Anderson (e+, 1932) Explicação revisada usa teorema CPT.
píons composto Hideki Yukawa (1935) César Lattes, Giuseppe Occhialini, Cecil Powell (1947) Explica a força nuclear entre núcleons. O primeiro méson (por definição moderna) a ser descoberto.
múon elementar Nunca Carl D. Anderson (1936)[21] Chamado de "méson" no começo; mas hoje em dia é classificado como um lépton.
káons composto Nunca G. D. Rochester, C. C. Butler (1947)[22] Descoberto em raio cósmicos. A primeira partícula estranha.
bárion lambda composto Nunca Universidade de Melbourne (Λ0, 1950)[23] O primeiro híperon descoberto.
neutrino elementar Wolfgang Pauli (1930), batizado por Enrico Fermi Clyde Cowan, Frederick Reines (ν, 1956) Resolveu o problema do espectro de energia do decaimento beta.
quarks
(u, d, s) 		elementar Murray Gell-Mann, George Zweig (1964) Nenhum evento de confirmação específico para o modelo de quark.
quark charm elementar Sheldon Glashow, John Iliopoulos, Luciano Maiani (1970) B. Richter, S. C. C. Ting (J/ψ, 1974)
quark bottom elementar Makoto Kobayashi, Toshihide Maskawa (1973) Leon M. Lederman (
ϒ
, 1977)
glúons elementar Harald Fritzsch, Murray Gell-Mann (1972)[24] DESY (1979)
bósons W e Z
W±
,
Z0
 		elementar Glashow, Weinberg, Salam (1968) CERN (1983) Propriedades verificadas ao longo da década de 1990.
quark top elementar Makoto Kobayashi, Toshihide Maskawa (1973)[25] Fermilab (1995)[26] Não hadroniza, mas é necessário para completar o Modelo Padrão
bóson de Higgs elementar Peter Higgs (1964)[27][28] CERN (2012)[29] Se acredita que foi confirmado em 2013. Em 2014, foram encontradas mais provas.[30]
tetraquark composto ? Zc(3900), 2013, ainda não confirmado como tetraquark Uma nova classe de hádrons.
pentaquark composto ? Mais uma classe de hádrons. A partir de 2019 pensa-se que existem vários.
gráviton elementar Albert Einstein (1916) A interpretação de uma onda gravitacional como partículas é controversa.[31]
monopolo magnético elementar Paul Dirac (1931)[32] não descoberto

Ver também

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Referências

  1. ↑ «Subatomic particles». NTD. Consultado em 5 de fevereiro de 2012. Cópia arquivada em 16 de fevereiro de 2014
  2. ↑ Bolonkin, Alexander (2011). Universe, Human Immortality and Future Human Evaluation. [S.l.]: Elsevier. 25 páginas. ISBN 9780124158016
  3. ↑ Fritzsch, Harald (2005). Elementary Particles. [S.l.]: World Scientific. pp. 11–20. ISBN 978-981-256-141-1
  4. ↑ Hunter, Geoffrey; Wadlinger, Robert L. P. (1987). Honig, William M.; Kraft, David W.; Panarella, Emilio, eds. Quantum Uncertainties: Recent and Future Experiments and Interpretations. [S.l.]: Springer US. pp. 331–343. doi:10.1007/978-1-4684-5386-7_18 – via Springer Link. The finite—field model of the photon is both a particle and a wave, and hence we refer to it by Eddington’s name “wavicle”.
  5. ↑ Heisenberg, W. (1927), «Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik», Zeitschrift für Physik (em alemão), 43 (3–4): 172–198, Bibcode:1927ZPhy...43..172H, doi:10.1007/BF01397280.
  6. ↑ Arndt, Markus; Nairz, Olaf; Vos-Andreae, Julian; Keller, Claudia; Van Der Zouw, Gerbrand; Zeilinger, Anton (2000). «Wave-particle duality of C60 molecules». Nature. 401 (6754): 680–682. Bibcode:1999Natur.401..680A. PMID 18494170. doi:10.1038/44348
  7. ↑ «What is a Particle?». 12 de novembro de 2020
  8. ↑ Stoney, G. Johnstone (1881). «LII. On the physical units of nature». The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science (em inglês). 11 (69): 381–390. ISSN 1941-5982. doi:10.1080/14786448108627031
  9. ↑ Thomson, J.J. (1897). «Cathode Rays». The Electrician. 39: 104
  10. ↑ Klemperer, Otto (1959). «Electron physics: The physics of the free electron». Physics Today. 13 (6): 64–66. Bibcode:1960PhT....13R..64K. doi:10.1063/1.3057011
  11. ↑ Alfred, Randy. «April 30, 1897: J.J. Thomson Announces the Electron ... Sort Of». Wired (em inglês). ISSN 1059-1028. Consultado em 22 de agosto de 2022
  12. ↑ Rutherford, E. (1899). «VIII. Uranium radiation and the electrical conduction produced by it». The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science (em inglês). 47 (284): 109–163. ISSN 1941-5982. doi:10.1080/14786449908621245
  13. ↑ «The Nobel Prize in Chemistry 1908». NobelPrize.org (em inglês). Consultado em 22 de agosto de 2022
  14. ↑ Klein, Martin J. (1961). «Max Planck and the beginnings of the quantum theory». Archive for History of Exact Sciences (em inglês). 1 (5): 459–479. ISSN 0003-9519. doi:10.1007/BF00327765
  15. ↑ Einstein, A. (1905). «Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt». Annalen der Physik (em alemão). 322 (6): 132–148. Bibcode:1905AnP...322..132E. doi:10.1002/andp.19053220607Acessível livremente
  16. ↑ Lederman, Leon (1993). The God ParticleRegisto grátis requerido. [S.l.: s.n.] ISBN 9780385312110
  17. ↑ Rutherford, Sir Ernest (1920). «The Stability of Atoms». Proceedings of the Physical Society of London. 33 (1): 389–394. Bibcode:1920PPSL...33..389R. ISSN 1478-7814. doi:10.1088/1478-7814/33/1/337
  18. ↑ Rutherford, E. (1920). «Bakerian Lecture: Nuclear constitution of atoms». Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character (em inglês). 97 (686): 374–400. Bibcode:1920RSPSA..97..374R. ISSN 0950-1207. doi:10.1098/rspa.1920.0040Acessível livremente
  19. ↑ Chadwick, J. (1932). «The existence of a neutron». Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character (em inglês). 136 (830): 692–708. Bibcode:1932RSPSA.136..692C. ISSN 0950-1207. doi:10.1098/rspa.1932.0112Acessível livremente
  20. ↑ Dirac, P. A. M. (1928). «The quantum theory of the electron». Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character (em inglês). 117 (778): 610–624. Bibcode:1928RSPSA.117..610D. ISSN 0950-1207. doi:10.1098/rspa.1928.0023Acessível livremente
  21. ↑ Anderson, Carl D.; Neddermeyer, Seth H. (15 de agosto de 1936). «Cloud Chamber Observations of Cosmic Rays at 4300 Meters Elevation and Near Sea-Level». Physical Review (em inglês). 50 (4): 263–271. Bibcode:1936PhRv...50..263A. ISSN 0031-899X. doi:10.1103/PhysRev.50.263
  22. ↑ ROCHESTER, G. D.; BUTLER, C. C. (1947). «Evidence for the Existence of New Unstable Elementary Particles». Nature (em inglês). 160 (4077): 855–857. Bibcode:1947Natur.160..855R. ISSN 0028-0836. PMID 18917296. doi:10.1038/160855a0
  23. ↑ Some sources such as «The Strange Quark» indicate 1947.
  24. ↑ Fritzsch, Harald; Gell-Mann, Murray (1972). «Current algebra: Quarks and what else?». EConf. C720906V2: 135–165. arXiv:hep-ph/0208010Acessível livremente
  25. ↑ Kobayashi, Makoto; Maskawa, Toshihide (1973). «C P -Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction». Progress of Theoretical Physics (em inglês). 49 (2): 652–657. Bibcode:1973PThPh..49..652K. ISSN 0033-068X. doi:10.1143/PTP.49.652. hdl:2433/66179Acessível livremente
  26. ↑ Abachi, S.; Abbott, B.; Abolins, M.; Acharya, B. S.; Adam, I.; Adams, D. L.; Adams, M.; Ahn, S.; Aihara, H.; Alitti, J.; Álvarez, G.; Alves, G. A.; Amidi, E.; Amos, N.; Anderson, E. W. (3 de abril de 1995). «Observation of the Top Quark». Physical Review Letters (em inglês). 74 (14): 2632–2637. Bibcode:1995PhRvL..74.2632A. ISSN 0031-9007. PMID 10057979. arXiv:hep-ex/9503003Acessível livremente. doi:10.1103/PhysRevLett.74.2632. hdl:1969.1/181526
  27. ↑ «Letters from the Past - A PRL Retrospective». Physical Review Letters (em inglês). 12 de fevereiro de 2014. Consultado em 22 de agosto de 2022
  28. ↑ Higgs, Peter W. (19 de outubro de 1964). «Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons». Physical Review Letters (em inglês). 13 (16): 508–509. Bibcode:1964PhRvL..13..508H. ISSN 0031-9007. doi:10.1103/PhysRevLett.13.508Acessível livremente
  29. ↑ Aad, G.; Abajyan, T.; Abbott, B.; Abdallah, J.; Abdel Khalek, S.; Abdelalim, A.A.; Abdinov, O.; Aben, R.; Abi, B.; Abolins, M.; AbouZeid, O.S.; Abramowicz, H.; Abreu, H.; Acharya, B.S.; Adamczyk, L. (2012). «Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC». Physics Letters B (em inglês). 716 (1): 1–29. Bibcode:2012PhLB..716....1A. arXiv:1207.7214Acessível livremente. doi:10.1016/j.physletb.2012.08.020
  30. ↑ «CERN experiments report new Higgs boson measurements». cern.ch. 23 de junho de 2014
  31. ↑ Moskowitz, Clara. «Multiverse Controversy Heats Up over Gravitational Waves». Scientific American (em inglês). Consultado em 22 de agosto de 2022
  32. ↑ Dirac, P. A. M. (1931). «Quantised singularities in the electromagnetic field». Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character (em inglês). 133 (821): 60–72. Bibcode:1931RSPSA.133...60D. ISSN 0950-1207. doi:10.1098/rspa.1931.0130

Ligações externas

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