Matéria e Antimatéria


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Matéria e Antimatéria

Por Leandro de Paula

O ramo da física que estuda os constituintes básicos da matéria é a Física de Partículas Elementares. Neste campo existe uma teoria chamada de Modelo Padrão que é compatível com todos os resultados experimentais atualmente conhecidos. Segundo essa teoria a matéria tem dois tipos de constituintes, os quarks e os léptons. Os primeiros nunca são observados isoladamente mas se agregam para formar os hádrons. Os hádrons mais conhecidos são o próton e o nêutron, formados por três quarks e principais constituintes dos núcleos atômicos. Os quarks mais abundantes na natureza são o up e o down. O próton é formado por dois quarks up e um quark down enquanto que o nêutron se constitui de um up e dois do tipo down. O lépton mais conhecido é o elétron, responsável pela ligação entre os átomos e, consequentemente, pela formação de moléculas. Há um outro lépton, chamado neutrino que não possui carga elétrica e é muito difícil de ser observado.

Essas quatro partículas formam a chamada primeira geração e constituem todos os corpos que nos rodeiam. O Modelo Padrão não impede ou exige que existam outras gerações de quarks e léptons, a única restrição é que cada geração deve ter dois quarks e dois léptons como a primeira. Medidas experimentais realizadas no CERN indicam que existem três gerações.

O Modelo Padrão também prevê a existência de antipartículas, antiquarks e antiléptons. Uma antipartícula tem a carga elétrica oposta à da partícula, para o caso dos quarks e do lépton carregado, e se aniquila ao se chocar com seu parceiro, transformando massa em energia. Assim, as antipartículas da primeira geração são os antiquarks - antiup e antidown - e os antiléptons - antielétron (também chamado pósitron) e antineutrino. Da mesma forma que os quarks se agregam constitundo hádrons, que por sua vez formam átomos se juntando a elétrons, os antiquarks podem constituir antihádrons e antiátomos.

Antihádrons e antiléptons são produzidos tanto em colisões realizadas em aceleradores de partículas quanto em chuveiros de partículas produzidos por raios cósmicos. A primeira antipartícula foi observada em 1933 por C. D. Anderson ao analisar emulsões fotográficas expostas a raios cósmicos.

O único mecanismo conhecido de criação de partículas e antipartículas é a produção de pares, que é o inverso do processo de aniquilação. No momento da produção, uma certa quantidade de energia é usada para criar simultaneamente uma partícula e sua antipartícula.

Autor:
Leandro de Paula




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