Física para Curiosos: palestra sobre partículas elementares lota o auditório do IFGW
Última Atualização: Terça, 02 Outubro 2018 12:14
Na noite da última sexta-feira, dia 14 de setembro, aconteceu no auditório lotado do IFGW mais uma edição do evento Física para Curiosos. Desta vez a palestra teve como título "Dos átomos às galáxias, tudo o que existe é formado por partículas elementares" e foi brilhantemente apresentada pelo Prof. Dr. Marcelo Guzzo.
Antes da palestra alguns dos curiosos fizeram a gentileza de conversar um pouquinho comigo: Fabiana Scassiotti F. Solia veio de Poços de Caldas para trazer seu filho, Lauro Henrique F. Solia, estudante do primeiro ano do ensino médio que tem demonstrado grande interesse por Física e já fala que quer ser estudante do IFGW. "Esse tema não é abordado nas escolas. Reconhecemos a importância de estimular e dar-lhe oportunidades de ir descobrindo os seus caminhos e habilidades, então resolvemos fazer essa pequena viagem até aqui hoje". Finaliza dizendo que pretende organizar a agenda da família para conseguir vir mais vezes. Jailson Alves do Nascimento, economista de Campinas, soube do evento por intermédio da filha que, conhecendo o interesse do pai por assuntos relacionados à Física, o convidou para prestigiar a palestra. "Agora que aprendi o caminho, vou acompanhar a agenda pela Internet e tentar vir mais vezes", explica Jailson. Gabriela Cremasco Chacon, de 12 anos, está no ensino fundamental em Campinas. A menina viu na Internet a divulgação da palestra e convidou a sua tia que trabalha na Unicamp para acompanha-la. Ela já ouviu falar de Física, sabe que vai aprender mais em seus estudos vindouros, mas não aguentou a curiosidade em saber o que são partículas elementares. "Espero aprender bastante hoje", finaliza a Gabriela.
Antes de iniciar a sua palestra o Prof. Marcelo Guzzo comentou que o tema é muito intrigante. "Perguntar do que a matéria é feita, do que é feito o universo, nós mesmos, tudo o que está ao nosso redor, o ar, os planetas, as galáxias...é uma questão ancestral. A humanidade se faz essa pergunta há milênios e agora temos uma resposta bastante interessante. As pessoas se animam em tentar entender e eu me sinto lisonjeado em tentar explicar", observou entusiasmado o palestrante.
Logo no início o professor agradeceu o público presente e os organizadores dizendo ser importante essa iniciativa do Instituto em realizar esse ciclo de palestras de Física para Curiosos.
A física de partículas elementares tenta responder duas perguntas muito básicas que são feitas desde os primórdios da história da humanidade que são: do que a matéria é feita? E do que são formadas as estruturas que são observadas no universo? Chamamos de estruturas tudo o que observamos no universo desde o ar, nós mesmos, até as galáxias. As respostas são dadas atualmente pelo Modelo Padrão das Partículas Elementares. Esse modelo vem sendo construído desde os experimentos que culminaram com a descoberta do elétron realizados pelo físico britânico Joseph John Thomson em 1897.
Para contextualizar o professor mostrou um slide contendo uma escala de distâncias com os instrumentos necessários para a observação dos objetos nessa escala. Assim, para objetos muito distantes utilizamos telescópios ou rádiotelescópios e para distâncias muito pequenas, como células e estruturas de DNA, precisamos de microscópios ópticos e eletrônicos. Para a observação de partículas elementares utilizamos aceleradores de partículas e os raios cósmicos. Observar partículas elementares utilizando os raios cósmicos – núcleos atômicos, prótons, elétrons, neutrinos que vêm do cosmos e são produzidos por diversas fontes no universo – pode ser interessante porque chegam até nós de maneira espontânea e gratuita. O inconveniente é que os raios cósmicos altamente energéticos e que serviriam para a investigação das partículas elementares são muito raros, então são necessárias estruturaras gigantescas e caras para sua detecção. Pelo gráfico do espectro de energia dos raios cósmicos observados, obtém-se os dados do número de partículas por área, por unidade de tempo em função de suas energias. Observa-se ainda que existe um número elevado de partículas com baixas energias e pouquíssimas partículas com altíssimas energias. Conclui-se que conforme a energia das partículas aumenta elas vão ficando cada vez mais raras. Nas energias intermediárias temos uma partícula por metro quadrado por ano. Já no limite das partículas mais energéticas temos uma partícula, por quilômetro quadrado, por século. Na faixa intermediária de energia das partículas encontram-se as produzidas nos aceleradores de partículas (LHC, no Cern por exemplo) e que estão algumas ordens de grandeza abaixo da energia dessas partículas raras de raios cósmicos. Assim, a natureza ainda é a melhor fonte de partículas para serem usadas na investigação das partículas elementares, porém sua detecção não é trivial. As partículas mais energéticas que chegam até nós possuem tão altas quantidades de energia cinética que equivaleria a energia de um tijolo caindo de um edifício de três andares. "A nossa sorte é que temos uma partícula dessas caindo na taxa de uma por quilômetro quadrado por século. Então a gente torce para andar por aí e não sermos alcançados por uma dessas na cabeça", brincou o professor. Para observar essas partículas tão raras constroem-se detectores gigantescos. O maior experimento para detecção já construído é o Observatório Pierre Auger, localizado na região de Mendoza, na Argentina. Ele tem uma área três mil quilômetros quadrados toda coberta com detectores. Essa área é maior do que a cidade de São Paulo, para se ter uma ideia da grandiosidade do experimento. O professor contou que os primeiros protótipos dos detectores foram construídos por pesquisadores do IFGW no Laboratório de Leptons. A Unicamp assumiu o papel de liderança desse experimento por diversas vezes.
Na sequência o professor explicou como os aceleradores de partículas são utilizados para a investigação das partículas elementares. Comentou que o LHC – Large Hadron Collider – localizado na Suíça, é uma das maiores máquinas já construídas e que está enterrada a uma profundidade de mais de 150 metros, tendo 27 quilômetros de diâmetro. É utilizado para aceleração de prótons que vão colidir com amostras de materiais para investigação. Mostrou animações interessantes para explicar como partículas e suas anti-partículas se aniquilam formando outras partículas. "Se tivermos energia e tempo disponíveis podemos observar diversas partículas sendo criadas. Então se anotarmos todas as partículas teremos um panorama das partículas elementares ao final da experiência", observou Marcelo.
Na sequência mostrou uma figura interessante contendo as partículas elementares dentro do núcleo atômico: dois quarks U e um D formando um próton, dois quarks D e um U formando um nêutron. Segundo o Modelo Padrão são seis tipos de quarks que explicam todas as estruturas que temos no Universo. Os elétrons estão em uma outra família chamada de leptons, também em número de seis. Concluindo temos que a matéria é formada de quarks e leptons.
E como essas partículas se combinam para formar as estruturas que temos na natureza? A resposta é que elas interagem entre si, sentindo a presença uma das outras. Um elétron, ao se aproximar de outro, emite uma partícula chamada fóton – partícula intermediária das interações eletromagnéticas – que ao chegar no segundo elétron transmite a informação da proximidade do primeiro. Esse segundo recebe essa informação e se afasta. Segundo o Modelo Padrão, as partículas elementares interagem entre si trocando outras partículas, as ditas partículas intermediárias – os chamados bósons intermediários – que são os intermediadores das interações. As interações fundamentais são a gravidade, a interação eletromagnética, a interação nuclear forte e a interação nuclear fraca. Essas interações – ou forças - explicam todas as estruturas que existem na natureza. A gravidade e a força eletromagnética são observadas no nosso cotidiano, já as interações nucleares fortes e fracas são observadas apenas em distâncias muito pequenas, comparadas às distâncias do núcleo atômico. O professor explicou que única força gravitacional que nós sentimos é a força Peso, todas as demais forças são eletromagnéticas. "Cada uma dessas forças tem a sua partícula intermediária. Forças entre partículas hoje é entendido como troca de outras partículas. A Eletromagnética tem o Fóton, a força nuclear forte tem o gluon e a força nuclear fraca possui os w+ o w- e o z0", explica Marcelo. Essas forças são bem descritas pelo Modelo Padrão que mistura a Mecânica Quântica e Teoria da Relatividade Restrita. "As duas teorias têm dificuldades de descrever a Força da Gravidade ainda nos nossos dias, então a partícula intermediária gráviton ainda não foi observada experimentalmente, se sabe algumas de suas características, mas não se consegue descreve-la amplamente", completa Marcelo
O professor terminou a sua palestra dizendo que hoje temos uma visão bastante sofisticada para responder as duas perguntas iniciais, mas todos os pesquisadores concordam que ainda precisa se evoluir muito nas pesquisas. "Muitas perguntas o Modelo Padrão ainda não responde. É a visão de agora de como a natureza é feita, mas o assunto não está fechado", finalizou o palestrante, agradecendo a presença de todos e dizendo sentir-se muito honrado por contribuir nesse projeto.
Depois de receber calorosos aplausos da plateia o professor, que já havia respondido a algumas perguntas durante a apresentação, deixou os curiosos super à vontade para formularem as suas perguntas.
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