FÍSICA DE PARTÍCULAS: CORES

 

Se você ficar perto de alguns físicos de partículas por um tempo, especialmente aqueles que trabalham em aceleradores que utilizam feixes de prótons como o Tevatron ou o LHC, você os ouvirá falando sobre cores. A primeira vez que você ouvir isso, você pode imaginar pequenas partículas subatômicas azuis, verdes, vermelhas, amarelas e laranja voando ao redor, como em uma excelente partida de bilhar.

Mas a cor tem um significado muito diferente na física de partículas. Para os físicos de partículas, o termo cor denota a carga que causa a força nuclear forte. Isso é análogo às cargas mais familiares que causam a força elétrica, chamadas positivas e negativas. Quando você soma uma carga positiva e uma negativa, obtém carga zero ou algo eletricamente neutro.

Para a força forte, não há duas, mas três cargas. Os cientistas cunharam o termo cor porque precisavam de três de algo que pudesse ser somado para obter zero. Como vermelho, verde e azul podem ser adicionados para fazer branco ou algo cromaticamente neutro, a "cor" se encaixa na conta. Eles até chamaram as três cargas nucleares fortes de vermelho, azul e verde. Mas são apenas nomes, selecionados porque as três cores podem ser somadas para obter zero no final.
Uma possibilidade era uma partícula contendo três quarks up. Tal partícula havia sido observada, chamada de Δ++ (delta double-plus). O problema era que uma regra fundamental da natureza dos férmions proíbe que dois dos mesmos quarks existam no mesmo lugar ao mesmo tempo exatamente na mesma configuração e, a fim de explicar as propriedades observadas do Δ++, a teoria dos quarks disse que tinha que conter dois quarks up idênticos. Esse problema poderia ter levado ao descarte do modelo de quark, mas, fora isso, o modelo funcionou muito bem. Para salvar o modelo dos quarks, Oscar Greenberg propôs a ideia de que cada um dos três quarks tinha uma carga diferente – que agora conhecemos como cor – e isso significava que os três quarks não eram idênticos afinal.

A experimentação subsequente fortaleceu a ideia de Greenberg e o conceito de cor agora é usado em todo o campo, confundindo estudantes casuais de ciência. As três cores da física de partículas são as três cargas nucleares fortes.
A razão pela qual sabemos que existem três cargas nucleares fortes é um pouco mais complicada. Em 1964, a ideia de quarks foi proposta para explicar a miríade de partículas que foram descobertas nas décadas de 1940 e 1950. Os quarks são membros de uma classe de partículas chamadas férmions, que são identificadas por terem uma quantidade específica de spin subatômico. Você poderia combinar três quarks para fazer um próton, um nêutron e muitas outras partículas.

Fonte: Fermilab