_Hinrichs_Kleinback

Cap. 12 Os Blocos de Construção da Matéria 339
A estrutura interna do átomo foi sondada por meio dos experimentos de espalhamento
de Hans Geiger e Ernst Marsden na Inglaterra, no início do século passado. Nestes
experimentos, partículas alfa (partículas carregadas positivamente, com aproximadamente
7.400 vezes a massa do elétron) de uma substância radioativa natural bombardeavam
uma folha muito delgada de ouro. As partículas alfa eram espalhadas em diversos
ângulos e eram observadas ao atingir uma tela fluorescente de sulfato de zinco (Figura
12.3). Se a carga positiva estivesse distribuída de maneira uniforme no átomo, conforme a
sugestão do modelo de Thomson, as partículas seriam espalhadas apenas com pequenos
ângulos (isto é, sofreriam pequenas deflexões). Não havia neste modelo uma concentração
suficientemente alta de carga positiva que interagisse fortemente com as partículas alfa,
causando mais do que uma pequena deflexão. Porém, Geiger e Marsden observaram que
algumas partículas alfa eram defletidas através de ângulos muito grandes (isto foi comparado
a atirar uma bola de canhão contra um alvo de papel, e a bola ricochetear de volta).
O físico britânico Ernest Rutherford analisou os dados ê concluiu que as partículas
carregadas positivamente deveriam estar concentradas em um volume muito menor do
que o do átomo inteiro, formando um caroço central ou núcleo, ao redor do qual os elétrons
se moveriam. Estes experimentos indicaram que o núcleo é extremamente pequeno,
aproximadamente 20.000 vezes menor do que o átomo. (Para visualizar esta diferença de
tamanhos, imagine que o átomo seja do tamanho de um estádio de futebol; neste caso o
núcleo seria do tamanho de uma esfera de rolamento). Apesar de seu tamanho, o núcleo
contém mais de 99,9% da massa do átomo!
O núcleo também é um compósito, contendo partículas carregadas positivamente
chamadas de prótons (do grego "primeiro") e partículas neutras com aproximadamente a
mesma massa, chamadas de nêutrons. Também já foi estabelecido que mesmo estas partículas
(elétrons, prótons e nêutrons) não são os componentes fundamentais da matéria.
Experiências em anos recentes, realizadas nos grandes aceleradores de partículas (Figura
12.4) demonstraram que o próton e o nêutron parecem ser compostos por partículas menores
chamadas de quarks. Estes quarks têm uma carga fracionada (ou mais ou menos 2/3 ou
1/3 da carga do elétron). Três quarks se combinam para formar um próton com carga líquida
+ 1: (+2/3 +2/3 +(-1/3) = + 1.(0 modelo padrão da matéria estabelece que existem seis
tipos diferentes de quark, chamados de up e down, charm e strange, e top e botom 3
As descobertas
de partículas durante as últimas décadas confirmaram a existência de cinco destes
quarks, mas apenas recentemente (1995) foi obtida evidência da existência do quark mais
pesado, o "top". Grandes aceleradores que atiram partículas umas contra as outras foram
necessários para se criar o quark top. Este achado foi extremamente importante, pois ele
parece validar um modelo teórico que é fundamental para a compreensão da natureza da
matéria, do tempo e do universo.)
3 N.T.: Optamos aqui por manter a nomenclatura em inglês, já que esta é de uso mais freqüente. O leitor que
preferir pode chamá-los de para cima, para baixo, charme, estranho, topo e fundo.