Quais são os diferentes tipos de partículas subatômicas?
Existem duas categorias principais de partículas subatômicas - férmions e bósons. Os férmions são as partículas que consideramos "coisas" - leptões como o elétron, neutrino e primos, e quarks como o quark up e outros em sua família considerável. Os bósons de bitola são as partículas que mediam as quatro forças fundamentais da natureza - as forças nucleares fracas e fortes, eletromagnetismo e gravidade. Isso inclui o familiar fóton, e seus primos muito menos frequentemente vistos, os bósons W e Z, glúons e (os físicos esperam) o graviton, a partícula muito procurada que pensa mediar interações gravitacionais.
É importante entender a diferença entre partículas subatômicas e partículas fundamentais. Fundamental significa que a partícula não possui constituintes menores; é fundamental. Nem todas as partículas subatômicas são fundamentais, embora todas as partículas fundamentais conhecidas sejam subatômicas, ou seja, menores que os átomos. Por exemplo, prótons e nêutrons, partículas subatômicas que compõem o átomo, são partículas compostas e não fundamentais, sendo constituídas por quarks e glúons ainda menores. Partículas exóticas como o tau neutrino ou múons são subatômicas porque são menores que os átomos, mas é importante lembrar que elas não fazem parte dos átomos que compõem as estruturas visíveis em nosso universo.
As partículas subatômicas são tão numerosas e variadas que os físicos usaram o termo "zoológico de partículas" para descrevê-las. No domínio dos leptões, existem 3 tipos de neutrinos elétron - elétron, múon e tau - 3 e suas antipartículas, formando 12 leptons. Existem quatro bósons de bitola conhecidos - o fóton, os bósons W e Z e o glúon. Dois bósons adicionais, que quase certamente existem, mas ainda não foram observados, incluem o bóson de Higgs e o graviton. Isso eleva o total de partículas fundamentais para 18. Adicione os quarks superior, inferior, inferior, superior, estranho e de charme e seus antiquarks e você terá 30 partículas subatômicas fundamentais.
No entanto, isso não é tudo. Você deve se lembrar que um próton ou nêutron é composto por três quarks. Isso inclui dois quarks superiores e inferiores, e um dos quarks restantes, colados com glúons no núcleo do átomo. No entanto, essa não é a única configuração possível de quarks - apenas a mais estável. Se você pudesse, de alguma forma, pegar partículas fundamentais à vontade e juntá-las em configurações arbitrárias, poderia criar milhares de novas partículas subatômicas.
Centenas dessas partículas subatômicas foram realmente observadas em experimentos com aceleradores de partículas. Eles incluem mésons, que possuem apenas dois quarks, e hádrons, que possuem três prótons e nêutrons. Existem também os chamados glueballs ou gluônio, partículas subatômicas compostas de nada além de glúons, e o suspeito tetraquark, uma espécie de partícula subatômica que seria composta de quatro quarks. Existem pentaquarks e mais além? Talvez sim, mas encontrá-los exigiria aparelhos experimentais muito acima do nosso melhor atual.