Partícula subatômica

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]

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

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

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

• Física de partículas

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.19053220607
16. Lederman, Leon (1993). The God Particle. [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.1920.0040
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.1932.0112
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.1928.0023
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/0208010
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:2433/66179
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/9503003. 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.13.508
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:1207.7214. 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