Partícula elementar: o que é?

Poucas pessoas não conhecem tal como "elétron" e, afinal, significa "partícula elementar". Claro, a maioria das pessoas tem pouca idéia do que é e por que é necessário. Na TV, nos livros, nos jornais e nas revistas, essas partículas são retratadas como pequenos pontos ou bolas. Por isso, as pessoas não educadas acreditam que a forma das partículas é realmente esférica, e que eles voam livremente, interagem, colidem, etc. Mas tal julgamento é fundamentalmente errado. O conceito de uma partícula elementar é extremamente difícil de compreender, mas nunca é tarde demais para tentar obter, pelo menos, uma idéia muito aproximada da natureza dessas partículas.

No início do século passado, os cientistas ficaram intrigados com o motivo pelo qual o elétron não cai no núcleo atômico, pois, de acordo com a mecânica newtoniana, com a liberação de toda a energia, deve simplesmente cair no núcleo. Para a surpresa, isso não acontece. Como posso explicar isso?

O fato é que a física em sua interpretação clássica e uma partícula elementar são coisas incompatíveis. Não obedece a nenhuma lei da física comum, pois opera de acordo com os princípios da mecânica quântica. O princípio fundamental aqui é a incerteza. Ele diz que é impossível determinar com precisão e simultaneamente duas quantidades interconectadas. Quanto mais o primeiro deles for determinado, menos pode determinar o segundo. Esta definição é seguida por correlações quânticas, dualismo da onda corpuscular, efeito do túnel, função da onda e muito mais.

O primeiro fator importante é a incerteza do impulso de coordenadas. A partir dos fundamentos da mecânica clássica, podemos lembrar que os conceitos de impulso e a trajetória do corpo são inseparáveis e sempre claramente definidos. Vamos tentar transferir esse padrão para o mundo microscópico. Por exemplo, uma partícula elementar tem um impulso exato. Então, ao tentar determinar a trajetória do movimento, encontraremos a indeterminação da coordenada. Isso significa que o elétron é detectado imediatamente em todos os pontos de um pequeno volume de espaço. Se tentarmos focar precisamente na trajetória de seu movimento, o impulso adquire um significado difuso.

A partir disso, segue que, não importa o quão difícil nós tentamos determinar qualquer valor particular, o segundo imediatamente se torna vago. Este princípio é baseado na propriedade da onda das partículas. O elétron não possui uma coordenada clara. Pode-se dizer que está localizado simultaneamente em todos os pontos do espaço, que é limitado pelo comprimento de onda. Tal representação nos permite compreender de forma mais clara o que é uma partícula elementar.

Aproximadamente a mesma incerteza surge no relacionamento energia-tempo. A partícula interage constantemente, mesmo na presença de um vácuo físico. Essa interação dura por algum tempo. Se imaginarmos que esse indicador é mais ou menos certo, a energia torna-se indeterminada. Isso viola as leis aceitas de conservação de energia nos espaços curtos penhorados.

A regularidade apresentada gera partículas de baixa energia – quanta dos campos fundamentais. Esse campo não é uma substância contínua. Consiste nas partículas mais pequenas. A interação entre eles é proporcionada pela emissão de fótons, que são absorvidos por outras partículas. Isso mantém o nível de energia e produz partículas elementares estáveis que não podem cair no núcleo.

As partículas elementares são inerentemente inseparáveis, embora diferem umas das outras por sua massa e certas características. Portanto, certas classificações foram desenvolvidas. Por exemplo, o tipo de interação pode distinguir leptons e hadrons. Os Hadrões, por sua vez, são divididos em mesões, que consistem em dois quarks e baryons, nos quais existem três quarks. Os baryons mais famosos são neutrons e prótons.

As partículas elementares e suas propriedades permitem distinguir duas classes mais: bosões (com giros inteiros e zero), fermiões (com rotação semi-integral). Cada partícula tem sua própria antipartícula com características opostas. Somente prótons, leptões e nêutrons são estáveis. Todas as outras partículas estão sujeitas à decomposição e tornam-se partículas estáveis.