Os fenômenos do mundo material são descritos introduzindo-se
uma variedade de forças diferentes como a força peso, a força de atrito entre
superfícies secas, a força de viscosidade, a força normal, as forças elásticas
de deformação dos corpos e a força eletrostática (coulombiana), só para citar
alguns exemplos. Contudo, descrevendo-se os fenômenos em termos de seus
componentes microscópicos básicos e suas interações mútuas, aquela variedade de
forças pode ser compreendida em termos de apenas quatro interações
fundamentais: a gravitacional, a nuclear fraca, a eletromagnética e a nuclear
forte.
Antes do Big Bang, o Universo era uma singularidade
infinitesimalmente pequena, onde estas 4 forças estavam confinadas em um único
ponto. Logo após o Big Bang, a gravidade foi a primeira que separou-se das
demais forças e assim por diante. As leis de Einstein ainda não tinham sido
aplicáveis, então o Universo se expandiu mais rápido que a luz.
A cada dia explicarei uma das quatro forças fundamentais.
FORÇA NUCLEAR FORTE
Um átomo é formado por um núcleo e uma eletrosfera. O núcleo
é constituído por prótons (cargas positivas) e nêutrons (partículas sem carga
elétrica), além dos elétrons (cargas negativas) na eletrosfera que giram ao
redor do núcleo em determinadas órbitas.
Do estudo de eletricidade sabemos que cargas de mesmo sinal se repelem e
cargas de sinal contrário se atraem, sendo assim, como é possível que os
prótons, cargas de sinal positivo, fiquem todos no núcleo atômico?
Isso é possível , graças a força nuclear forte, que é
representada pelo contato entre os quarks e glúons.
QUARKS
Os quarks são uma das partículas fundamentais do Universo (a
outra partícula fundamental são os léptons – constituintes dos elétrons) e se
caracterizam por estarem no núcleo atômico. Mais precisamente nos prótons e nos
nêutrons: uma vez que os prótons e os nêutrons são nada mais que uniões de
quarks de determinadas cargas e massas.
Basicamente, são classificados 6 tipos de quarks (nomeados
em flavors – sabores, em inglês). Mas apenas dois realmente nos interessam:
dado a sua importância na formação das partículas subatômicas. São eles: quarks
Up e Down.
Os quarks Up possuem carga positiva, e os Down negativa.
Para a formação de um próton necessita-se de dois quarks Up e um Down; para um
nêutron, 2 quarks Down e um Up.
Observe que os quarks Up possuem carga positiva e os Down
carga negativa, por isso que os nêutrons não apresentam carga: já que os sinais
dos quarks se anulam. As massas dos
quarks são extremamente pequenas.
GLÚONS
Os glúons, mais uma espécie de partículas fundamentais – mas
desprovidos de massa ou carga elétrica-, são os mediadores das interações entre
os quarks, funcionando como uma “cola” (glue – em inglês) que os mantêm unidos.
Portanto, são os glúons que “seguram” os quarks Up e Down de modo a constituir
os prótons e os nêutrons. Dessa interação glúon-quark é originada a força
nuclear forte – que tem como papel fundamental manter os quarks juntos uns aos
outros, bem como os nêutrons e prótons no núcleo atômico.
O tempo de vida dos glúons, (assim como dos prótons,
nêutrons e quarks) é infinito.
A força nuclear forte mantém a coesão do núcleo atômico e
garante a união dos quarks para formarem os prótons e os nêutrons, assim como a
ligação dos prótons entre si, equilibrando a força eletrostática repulsiva
entre cargas de mesmo sinal. A força nuclear forte é mais intensa das quatro
forças fundamentais. Sua intensidade é 10^38 vezes maior que a força
gravitacional, a mais fraca das quatro. Entretanto, sua ação só se manifesta
para distâncias menores que 10^(-15) m, isto é, dimensões inferiores às do
núcleo atômico. A intensidade da força nuclear forte diminui rapidamente quando
há a separação entre as partículas, praticamente se anulando quando a distância
assume as dimensões de alguns diâmetros nucleares.
Fonte: www.infoescola.com
osfundamentosdafisica.blogspot.com.br
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