Os Quarks

O físico americano Murray Gell-Mann (1929) (retratado na fotografia acima), em 1963, propunha uma teoria na qual os hádrons (partículas como prótons e nêutrons que na época eram consideradas como elementares), eram considerados como partículas compostas, em cuja estrutura eram encontradas partículas elementares ainda desconhecidas, com uma característica totalmente inédita: a essas partículas Gell-Mann deu a denominação de quarks, quase como se fosse uma brincadeira, já que a palavra foi retirada da obra Finnegans Wake do grande escritor irlandês James Joyce (1882-1941), com significado restrito apenas àquele trabalho (de maneira geral as denominações dadas as partículas são derivadas do idioma grego levando em conta a propriedade de cada partícula). Apesar destas circunstâncias, a denominação proposta por Gell-mann foi bem aceita e passou, rapidamente, a ser adotada sem restrições, estando hoje consagrada universalmente. Algumas das previsões de Gell-Mann, referentes á existência de estrutura nos hádrons, foram confirmadas e em 1969 ele recebeu o Prêmio Nobel de Física por seus trabalhos. Mais de uma espécie de quark teve de ser prevista (ao todo 12) para que, agrupando-os convenientemente, fosse possível montar a estrutura de inúmeros hádrons e de outras partículas não-elementares conhecidas naquela ocasião. Sabemos atualmente que existem quarks com denominações como up (u), down (d), charm (c), strange (s), top (t) e bottom (b), cada uma com um com carga e massa diferentes.

Com a proposta desses diversos tipos de quarks, é possível combiná-los para obter a estrutura de todas as partículas (pesadas e média) conhecidas. Por exemplo, para obter a estrutura de um próton deve-se lançar mão de dois quarks u e um quark d, originando uma carga total (2/3) + (2/3) + (-1/3) = 1 como já era esperado. Por sua vez um nêutron seria constituído por um quark u e dois quarks d, sendo então sua carga total é (2/3) + (-1/3) + (-1/3) = 0.

Atualmente já se pode prever que em cada próton e em cada nêutron os quarks chocam-se constantemente, se deslocando com uma velocidade próxima a da luz. A tais velocidades ocorrem fenômenos pouco comuns no mundo macroscópico da matéria, para a descrição dos quais os cientistas precisam lançar mão da Mecânica Quântica e da teoria da Relatividade.