Modelo de quarks e sistemas multiquarks

Abstract

A descoberta de muitas partículas, especialmente nos anos 50, com o surgimento de novos aceleradores, causou a busca por um modelo que descrevesse de forma simplificada o conjunto de partículas conhecidas. O modelo de quarks, baseado nas estruturas matemáticas da teoria de grupos, forneceu no início dos anos 60 uma descrição simplificada da matéria hadrônica conhecida, propondo que três partículas, chamadas quarks, dariam origem a todos os hádrons observados. Este modelo foi capaz de prever a existência de partículas posteriormente detectadas, confirmando sua consistência. Extensões do modelo de quarks foram implementadas no início dos anos 70 com o objetivo de descrever partículas observadas que eram estados excitados das partículas fundamentais e outras que apresentavam novos números quânticos (sabores). Recentemente, estados exóticos do tipo tetraquarks e pentaquarks, chamados também de sistemas multiquarks, já previstos pelo modelo de quarks, foram observados, o que renovou o interesse na forma como os quarks estão confinados dentro dos hádrons. Neste artigo apresentamos uma revisão do modelo de quarks e uma discussão sobre estes novos estados exóticos. Palavras-chave: modelo de quarks, multiquarks, confinamento.The discovery of many particles, especially in the 50's, when new accelerators appeared, motivated the searching for a model that would describe in a simple form the whole of known particles. The quark model, based in the mathematical structure of group theory, provided in the beginning of the 60's a simplified description of hadronic matter already known, proposing that three particles, called quarks, would originate all the observed hadrons. This model was able to preview the existence of particles that were later detected, confirming its consistency. Extensions of the quark model were made in the beginning of the 70's, focusing in describing observed particles that were excited states of the fundamental particles and others that presented new quantum numbers (flavors). Recently, exotic states like tetraquarks and pentaquarks, also called multiquarks systems, predicted by the model, were observed, what renewed the interest in the way how quarks are confined inside the hadrons. In this article we present a review of the quark model and a discussion on the new exotic states. Keywords: quark model, multiquarks, confinement. IntroduçãoDesde a antiguidade, os filósofos já se preocupavam em encontrar os elementos básicos responsáveis pela constituição da matéria. Os filósofos gregos pré-socráticos imaginavam que os diversos materiais do mundo fossem formados pelos quatro elementos fogo,água, terra e ar, como pensava Empédocles (494-434 a.C.), ou mesmo que umúnico elemento básico, por exemplo, aágua, pudesse se transformar em qualquer coisa, conforme imaginava Tales de Mileto (624-548 a.C.). Demócrito (460-370 a.C.) formulou a idéia de que todos os corpos são formados por pequenas unidades fundamentais,às quais ele atribuiu o nome deátomos.Em 1808, John Dalton (1766-1844) propôs um modelo atômico, no qual...

SAPT: ligação de hidrogênio ou interação de van der Waals?

“…Presente em nível nuclear, as interações fracas são 10 13 menos intensas e são caracterizadas pelas manifestações dos bósons W (Weak nuclear force) e Z (Zero). 3 Interações eletromagnéticas são típicas de partículas elementares carregadas 4 e são 10 2 mais fracas em relação às interações fortes. Por fim, a geometrodinâmica estabelece que as interações gravitacionais são 10 42 mais amenas e estão presentes em sistemas com massas macroscopicamente mensuráveis, 5 como estrelas, galáxias e todo o universo.…”

O bóson de Higgs

“…A matériaé formada por moléculas eátomos que, por sua vez, são constituídos de elétrons, prótons e nêutrons. Sabe-se hoje que prótons e nêutrons são formados por quarks [20]. Nesta seção apresentamos primeiramente as partículas elementares observadas experimentalmente, para em seguida descrever o modelo padrão da física de partículas elementares.…”

“…Os quarks [20] ; e cada quark possui a chamada carga cor: R (red ), B (blue) e G (green). A carga cor dos quarks, equivalenteà carga elétrica dos elétrons,é responsável pelo confinamento dos quarks, pois somente estados (hádrons) sem cor podem ser observados.…”

“…Ainda neste período, entre 1973-1974, citamos também a descoberta do quark c [18], previsto em 1970 por Sheldon Lee Glashow, John Iliopoulos e Luciano Maiani [19]. Até o momento já foram observados seis tipos de quarks, também chamados sabores, que são os quarks u (up), d (down), s (strange), c (charm), b (bottom) e t (top) [20]. Finalmente citamos os experimentos UA1 e UA2, conduzidos no CERN, em 1983, por mais de 100 físicos liderados por Carlo Rubbia [21,22], que verificaram a existência e mediram as massas dos bósons vetoriais W + , W − e Z 0 [23].…”

“…Na lagrangiana(20) o vácuo corresponde ao zero do campo ϕ ′ e o campo ϕ ′ possui massa real e positiva, m ϕ ′ = √ −2µ 2 . Por outro lado, note que a lagrangiana (20) não possui mais a simetria sob a transformação ϕ ′ → −ϕ ′ , devido ao termo ϕ ′ 3 .…”