A teoria das cordas e cromodinâmica quântica
Como a física quântica tentou expandir para o núcleo do átomo, foram necessárias novas táticas. A teoria quântica do núcleo atômico, e as partículas que o compõem, é chamado cromodinâmica quântica
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QED tentativa para simplificar a situação de apenas analisar dois aspectos do omo de - o de fotões e electrões a - que poderia fazer tratando o núcleo como um gigante, objeto muito distante. Com QED finalmente no lugar, os físicos estavam prontos para dar uma boa olhada no núcleo do átomo.
As peças que compõem o núcleo: Nucleons
O núcleo de um átomo é composto de partículas chamadas nucleons, que vêm em dois tipos: com carga positiva prótons eo noncharged nêutrons. Os prótons foram descobertos em 1919, enquanto os nêutrons foram descobertos em 1932.
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O próton é de cerca de 1.836 vezes a massa do elétron. O neutrões é aproximadamente o mesmo tamanho que o protão, então o par deles é substancialmente maior do que a de electrões. Apesar desta diferença de tamanho, o próton eo elétron têm cargas elétricas idênticas, mas o sinal oposto do próton é positivo, enquanto o elétron é negativa.
O crescimento da tecnologia permitiu a concepção e construção do maior e mais poderoso aceleradores de partículas, que os físicos usam para esmagar partículas em si e ver o que sai. Com grande prazer, os físicos começaram esmagando prótons em si, na esperança de descobrir o que estava dentro deles.
Na verdade, este trabalho na tentativa de descobrir os segredos destes núcleos levaria diretamente para os primeiros insights sobre a teoria das cordas. Um jovem físico no CERN aplicada uma fórmula matemática obscura para descrever o comportamento das partículas num acelerador de partículas, e esta é vista por muitos como o ponto de partida da teoria das cordas.
As peças que compõem as peças do núcleon: Quarks
Hoje, os núcleos são conhecidos por serem tipos de hádrons, que são as partículas constituídas por partículas ainda mais pequenas chamadas quarks. O conceito de quarks foi independentemente proposto por Murray Gell-Mann e George Zweig em 1964 (embora o nome, tirado de James Joyce Finnegans Wake, é pura Gell-Mann), que, em parte, ganhou Gell-Mann o Prêmio Nobel 1969 em Física. Os quarks são mantidos juntos por ainda outras partículas, chamada glúons.
Video: Você sabe o que é cromodinâmica quântica?
Neste modelo, tanto o próton e do nêutron são compostos por três quarks. Esses quarks têm propriedades quânticas, como massa, carga elétrica e rotação (veja a próxima seção para uma explicação de rotação). Na verdade, existem um total de seis sabores (ou tipos) de quark, todos os quais foram observados experimentalmente:
até quark
para baixo quark
quark charme
quark estranho
quark top
quark bottom
As propriedades do protão e de neutrões são determinados pela combinação específica de quark que os compõem. Por exemplo, a carga de um próton é atingido somando-se a carga elétrica dos três quarks dentro dela - dois quarks up e um quark para baixo.
Na verdade, cada próton é feito de dois quarks up e um quark para baixo, por isso eles são todos iguais. Cada nêutron é idêntico a todos os outros nêutrons (composto por um quark up e dois para baixo quarks).
Além das propriedades padrão do quantum mecânicos (carga, massa e rotação), quarks têm uma outra propriedade, que saiu da teoria, chamada cor carregar. Isso é um pouco semelhante a carga elétrica, em princípio, mas é uma propriedade inteiramente distinto de quarks. Ele vem em três variedades, chamado vermelho verde, e azul.
Porque QED descreve a teoria quântica da carga elétrica, QCD descreve a teoria quântica da carga de cor. A carga de cor é a fonte dos cromodinâmica quântica nome, porque “chroma” é a palavra grega para “cor”.
Além dos quark, existem partículas chamadas glúons. Os glúons ligam os quarks juntos, como forma de faixas de borracha (num sentido muito metafórico). Estes glúons são os bosões de bitola para a força nuclear forte, tal como os fotões são os bosões de calibre para electromagnetismo.