Partículas são os menores constituintes de um objeto ou sistema. Partículas são objetos pontuais, localizáveis e que podem ser descritos por meio de grandezas físicas como massa, carga elétrica, etc. O significado de partícula pode mudar dependendo do contexto em que nos encontramos, uma vez que este conceito é levado ao âmbito macroscópico, microscópico, atômico e subatômico. Além disso, também pode variar dependendo do ramo científico em que nos encontramos.
Partículas macroscópicas são pontos materiais grandes o suficiente para serem observados a olho nu ou com o auxílio de instrumentos de medição convencionais. Este tipo de partículas macroscópicas pode ser descrito pelas leis da mecânica clássica e possuem propriedades físicas como massa, volume, etc.
Muitas vezes o estudo de partículas macroscópicas é o ponto de partida para estudar objetos ou sistemas maiores. Um exemplo claro disso é a descrição dos anéis de Saturno por James Clerk Maxwell em 1857. Maxwell provou matematicamente que os anéis de Saturno eram compostos de pequenas partículas orbitando Saturno. Hoje sabemos que os anéis de Saturno são constituídos por partículas de gelo e poeira que orbitam este planeta, como demonstrou Maxwell.
Alguns exemplos dessas partículas macroscópicas são partículas de poeira, areia, pó interestelar, pequenos fragmentos que são lançados em explosões e microplásticos que vêm contaminando o meio ambiente nos últimos anos. Embora como o próprio nome já diz, este último também pode ter um tamanho microscópico.
Partículas microscópicas são pontos materiais que não podem ser vistos a olho nu, mas ainda são maiores que moléculas e átomos. Para ver este tipo de partícula são necessários instrumentos mais especializados, como microscópios ópticos, microscópios eletrônicos ou outros tipos de instrumentos.
Este tipo de partícula é de grande importância no estudo de sistemas microscópicos e até de alguns sistemas biológicos. Alguns exemplos deste tipo de partículas são as partículas suspensas em aerossóis, nanopartículas e alguns microfluídos.
Átomos e moléculas podem ser considerados as unidades mais fundamentais que mantêm as propriedades químicas de um elemento ou composto, respectivamente.
O estudo da matéria nesta escala é de grande relevância para a química, a biologia e alguns ramos da física. Um exemplo disso é a teoria cinética dos gases que nos permitiu extrapolar a descrição em escala microscópica dos átomos ou moléculas que constituem um gás, para magnitudes macroscópicas que podem ser medidas em laboratório.
Hádrons são partículas subatômicas compostas de partículas elementares chamadas “Quarks”. Algumas dessas partículas são constituintes do átomo tal como os prótons e nêutrons que constituem o núcleo atômico.
Os hádrons resultantes da união de diferentes quarks são divididos em dois grupos:
• Bárions: São partículas subatômicas compostas por três quarks. Um exemplo deste tipo de hádrons são os prótons e nêutrons mencionados acima.
• Mésons: São hádrons compostos por um quark e um anti-quark. Um exemplo disso são os píons e os kaons.
Partículas elementares são os constituintes mais fundamentais do universo. O modelo padrão da física de partículas é a teoria física responsável por descrever as propriedades e interações de todas as partículas elementares. As partículas elementares são divididas em duas grandes famílias chamadas “férmions e bósons”.
Os férmions são os constituintes básicos da matéria e são assim chamados porque são descritos pelas estatísticas de Fermi-Dirac. Além disso, os férmions obedecem ao Princípio de Exclusão de Pauli, de tal forma que num sistema de férmions iguais não pode haver dois deles no mesmo estado quântico. Por sua vez, os férmions são divididos em dois grupos chamados “quarks” e “léptons”.
Quarks são as partículas elementares que compõem as partículas subatômicas conhecidas como “hádrons”, entre as quais estão os prótons e os nêutrons. Existem seis tipos diferentes de quarks que são chamados “up”, “down”, “top”, “bottom”, “strange” e “charm”.
Os léptons são o outro bloco fundamental da matéria. Este grupo de partículas é composto por elétrons, múons e tauons, bem como três tipos diferentes de neutrinos associados a cada uma dessas partículas.
A outra grande família de partículas do Modelo Padrão são os bósons. Essas partículas recebem esse nome porque são descritas por meio da Estatística de Bose-Einstein, e diferentemente dos férmions, os bósons não obedecem ao Princípio de Exclusão de Pauli, de modo que em um sistema de bósons podem existir dois ou mais bósons no mesmo estado quântico.
Os bósons são responsáveis por mediar as interações nucleares fortes, fracas e eletromagnéticas entre os férmions. A gravidade não está incluída aqui porque não possui uma descrição quântica. Os bósons do Modelo Padrão da Física de Partículas são o fóton que carrega a interação eletromagnética, os bósons W e Z que carregam a interação nuclear fraca, o glúon que carrega a interação nuclear forte e o bóson de Higgs que é responsável por para dar massa às partículas.
Artigo de: Ángel Zamora Ramírez. Licenciado em Física. Cursando Mestrado em Engenharia e Física Biomédica.
Referencia autoral (APA): Zamora Ramírez, A.. (Agosto 2023). Conceito de Partícula. Editora Conceitos. Em https://conceitos.com/particula/. São Paulo, Brasil.
