Física & Química

Partículas subatômicas, o que são? Conceito, aplicação e tipos

Partículas subatômicas, também chamadas partículas elementares, são as unidades fundamentais da matéria e da energia, menores que um átomo.

Atualizado em 03/07/2020

Já falamos por aqui sobre partículas, mas você sabe o que são partículas subatômicas? Bom, de forma resumida, são partículas menores que os átomos. Mas, antes de tudo, vamos fazer uma retrospectiva neste assunto.

Primeiramente, vale entender que o conceito de átomo foi introduzido, primeiramente, por Leucipo, e elaborado por Demócrito. A palavra átomo, de origem grega, significa algo indivisível; a essência última da matéria. Desse modo, Demócrito postulou a existência de coisas que:

a) são muito pequenas para serem observadas;

b) estão em movimento contínuo no vazio;

c) são impossíveis de serem subdivididas – assim, os átomos, unem-se para formar tudo que conhecemos.

Nesse sentido, durante séculos, o átomo, em sua unicidade, foi compreendido como componente básico da matéria. Logo, em 1897, contrariando essa afirmação, Joseph John Thomson descobriu o elétron, a primeira partícula elementar. Assim, em 1911, descobriu-se o núcleo atômico.

Com isso, ficou evidente que o átomo era um sistema composto, formado por uma nuvem de elétrons girando em torno de um pequeno centro pesado, o núcleo atômico. Mais tarde, verificou-se que esta nuvem de elétrons apresentava diferentes estados e níveis de energia, formando os fótons. Dessa forma, ao fim da década de 1920, a teoria atômica já compreendia elétrons, núcleos e fótons como partículas elementares.

Já no início da década de 1930, outra comprovação importante: o núcleo era composto por partículas ainda menores, denominadas de núcleons. Observou-se que alguns tinham carga de energia positiva, enquanto outros tinham carga nula. Assim, foram chamados de prótons e nêutrons.

Novas partículas

Em meados da década de 1960, pesquisadores comprovaram que prótons e nêutrons, partículas formadores do núcleo dos átomos, também compunham-se de partículas ainda menores: os quarks.  Assim, na década de 1980, acreditava-se que os quarks, somados aos léptons, outra classe de partículas subatômicas; constituíam os blocos fundamentais de toda matéria.

Portanto, os quarks são compostos de partículas com massa, carga elétrica e spin semi-inteiro, que foram divididos em seis tipos e são, uma das partículas subatômicas mais importantes.

Mas, o que seria, então, partículas subatômicas?

Definição

Partículas Subatômicas - Conceito, aplicação e tipos
Fonte: Cern Science

Para a química, partículas são fragmentos minimamente reduzidos da matéria que, apesar das dimensões reduzidas, mantêm as propriedades químicas de uma substância intacta. De forma geral, as partículas são elementos presentes em todas as partes que compõe o universo.

Nesse sentido, partindo da singularidade das partículas, o conceito de partículas subatômicas pode ser entendido como o nível de estrutura menor do que um átomo. Também chamadas de partículas elementares, são unidades fundamentais da matéria e da energia.

Todo o conhecimento das propriedades e existência das partículas subatômicas iniciou-se somente a partir do século XIX. Desde então, estudos comprovam a existência de mais de 200 partículas, além de leis que governam suas inter-relações.

É importante enfatizar que é difícil encontrar partículas subatômicas em seu estado natural em nosso planeta, devido à sua instabilidade. Elas, geralmente, se decompõem e dão lugar a outros tipos de partículas.

Por isso, foram criados aceleradores de partículas que funcionam como dispositivos usados para imitar o comportamento natural das partículas subatômicas.

Tipos de partículas subatômicas

Partículas Subatômicas - Conceito, aplicação e tipos
Foto: Ilustração e design: Mayra Martins.
Fonte: Revista Galileu

Além dos nêutrons, elétrons e prótons, que são as partículas subatômicas mais conhecidas, existem outros tipos de elementos com as mesmas condições.

Veja abaixo as 7 partículas subatômicas mais importantes:

  • Neutrino

Neutrino é uma partícula subatômica neutra, sem carga elétrica. Ou seja, que não interagem com as demais partículas da natureza. Depois dos fótons, por exemplo, o neutrino é considerado a partícula elementar mais presente em todo o Universo.

Tal partícula se divide em três variedades, ou seja, o neutrino do elétron, o neutrino do múon e o neutrino do tau. Nesse sentido, é importante destacar que cada partícula lépton possui uma antipartícula, neste caso, um antineutrino.

  • Elétron

Os elétrons, aliás, foram as primeiras partículas subatômicas descobertas. Eles são parte da constituição de um átomo e se localizam em movimento ao redor do núcleo, nas camadas eletrônicas.

  • Quarks

Tratam-se de partículas elementares e um dos dois elementos básicos que constituem a matéria. Os Quarks formam partículas compostas, denominadas de hádrons, que estão sempre associados uns aos outros. São divididos em seis tipos:

  1. Up – com carga de + 2/3
  2. Down – com carga de – 1/3 constituem os prótons e os nêutrons
  3. Charm – com carga de + 2/3
  4. Strange – com carga de – 1/3
  5. Bottom – com carga de – 1/3
  6. Top – com carga de + 2/3, é aproximadamente 200 vezes mais pesado que um próton
  • Glúon

Essas partículas fundamentais agem como partículas de troca, fazendo uma força forte entre os quarks. São responsáveis por levar a carga de cor da interação forte, ou seja, interação entre quarks e glúons.

  • Bósons da força fraca

São formados pelos componentes W-, W+ e Z, os quais possuem mais de 86 vezes o peso de um próton inteiro. Inclusive, no início do Universo, foram associados a outras partículas, que juntas formavam a eletrofraca.

  • Fóton

São conhecidos como as partículas que formam a luz visível. A sua força eletromagnética é a principal responsável por manter os elétrons em torno do núcleo. Nesse sentido, é ela que determina as ligações químicas dos átomos e moléculas.

  • Gráviton

Em síntese, trata-se de uma partícula elementar hipotética, responsável pela transmissão da força da gravidade na maioria dos modelos da teoria quântica. É considerada hipotética por não ser, ainda, compreendida pela física quântica.

E ai, gostou dessa matéria? Se sim, confira mais sobre Quarks, constituintes elementares dos prótons e neutrôns.

Fontes: Super Interessante, Colégio Web, Alunos Online.

Imagens: Schooled by Science, Cern Accelerating Science, Thought Co, Revista Galileu.