Partículas e forças do modelo padrão

O modelo padrão que é a teoria da mecânica quântica que engloba tanto as forças eletrofracas como a forte, todas as partículas descobertas nos grandes aceleradores de partículas são descritas pelo modelo padrão, que divide as partículas em duas grandes classes, os férmions, os constituintes da matéria que tem um spin fracionário, e os bósons, que são as partículas com um spin inteiro e são os transmissores das forças. Spin é o momento angular intrínseco das partículas que é associado às possíveis orientações que partículas podem tomar quando submetidas a campos magnéticos.

Os férmions possuem uma propriedade chamada de sabor, que esta ligada a força fraca, e estão divididos em léptons e quarks, sendo os léptons as partículas com uma carga elétrica com um valor inteiro, e os quarks as partículas com uma carga fracionaria. Tem-se como base para as cargas a carga do próton que é tida como 1, e todas as outras tem valores múltiplos dessa carga, sendo a carga elétrica do próton igual a 1,60x10^19 coulombs. Elétrons, muons e taus são todos léptons, todos possuem um spin de 1/2 e carga elétrica de -1, ainda dentro dos léptons temos os elétrons neutrinos, muons neutrinos e taus neutrinos que possuem uma carga de 0.

Já os quarks possuem uma carga elétrica de 2/3 ou -1/3, e são os quarks up, down, charm, strange, top e bottom, simplificados por suas iniciais, u, d, c, s, t e b. Quarks se juntam para formar os hádrons que por sua vez são divididos em bárions, os hádrons fermionicos e os mesons, os hádrons bosonicos.

Bárions são formados por três quarks, possuem um valor de spin fracionário e um valor inteiro para carga (ora essa, cargas fracionarias do valor minimo da carga é uma coisa dificil de se pensar, mesmo os quarks tendo valores fracionarios, a gente não ve um quark livre como ve um elétron), mesons são compostos por dois quarks, possuem um valor de spin inteiro e uma carga elétrica também inteira, sendo a dupla um quark e um antiquark.

Todas as partículas possuem antiparticulas, que são partículas quase idênticas as encontradas comumente no dia-a-dia, podemos não sentir, mas elétrons e prótons estão por todo lado, entretanto as antiparticulas possuem uma carga contrária a das partículas normais, por exemplo como um próton tem carga 1 um antipróton tem carga -1.

Antiparticulas tem um período de existência muito pequeno, elas podem ser criadas nos aceleradores de partículas, como o LHC, por exemplo.

O fóton como sabemos não possui massa, entretanto os transmissores da força fraca possuem uma massa altíssima, ficando atrás apenas do quark top, que é a partícula mais pesada do modelo padrão. Gluons não tem massa e são eletricamente neutros, como o fóton, enquanto as partículas W e Z tem cargas de acordo com seu índice.

Todas as partículas são afetadas pela fora gravitacional (na verdade toda partícula dotada de massa ou energia), que até o presente momento não se encaixa no modelo padrão, devido principalmente às flutuações quânticas que ocorrem nas escalas microscópicas, que acabam por gerar conflitos gritantes com a teoria geral da relatividade concebida por Einstein. O grande desafio da física dos dias atuais é conceber uma teoria que junte tanto relatividade geral como a mecânica quântica.

Voltando ao mundo das partículas força, nos temos a força fraca que age sobre partículas que tenham sabor, uma propriedade única dos quarks e dos léptons, ela é uma força de curto alcance, tão curto ao ponto de só ser influente no interior do átomo. A força eletromagnética age em partículas dotadas de carga elétrica, ela é uma força de longo alcance, tome como um exemplo do seu alcance uma bussola que sente um campo magnético a quilômetros de distância. Temos ainda a força forte que age em partículas que tenham cor, os quarks, os gluons e os hádrons, e tem um raio de influencia ainda menor, confinado apenas dentro do núcleo do átomo.

Para termos uma noção de quão fortes são essas forças vamos tomar como exemplo a interação entre dois prótons a uma distancia de 10^-18m, e ainda tomar a força eletromagnética como base de comparação, portanto a força gravitacional que atua entre os dois prótons é 10^41 vezes mais fraca que a força eletromagnética, a força fraca tem uma intensidade de 0,8 a eletromagnética, já a força forte, que é dividida em duas, a força forte fundamental e a residual, a força forte fundamental interage com quarks e gluons é 25 mais forte que a eletromagnética, já residual não é aplicável nessa situação, uma vez que ela atua em hádrons, vamos tomar então um exemplo em q ela se aplica, a interação entre dois prótons dentro do núcleo de um átomo, nessa situação a força gravitacional é 10^36 mais fraca que a eletromagnética, a fraca é 10^7 mais fraca, a força forte não se aplica a essa situação e a força forte residual é 20 vezes mais forte que a eletromagnética.

É interessante notar que no caso da força forte fundamental os gluons que são os transmissores interagem entre eles mesmos, diferente de todas as outras partículas transmissoras.

Sobre as viagens no tempo

Vamos tomar com verdade a ideia de que nosso universo, por completo, é um sistema fechado. As teorias mais fundamentais da física nos ensinam que em um sistema fechado a energia se conserva, todo e qualquer tipo de energia do sistema se conserva, elas podem mudar de tipo, por exemplo, de cinética para elétrica, mas se tomarmos dois momentos diferentes a energia total do universo em ambos os momentos deve ser igual.

Observe bem que nosso corpo, mesmo parado, tem uma energia associada a ele, nem que seja nos níveis mais fundamentais de partículas. Melhor falando, toda a matéria que podemos tocas ou manejar, cada molécula de ar ou de água, tem uma energia.

O que constitui uma viagem no tempo, no meu ponto de vista seria remover algo de algum ponto no tempo, e levar a outro ponto, seja para o passado ou para o futuro. Não vou tratar aqui sobre a possibilidade de se caminhar à vontade na linha do tempo, na verdade nós todos nos locomovemos com velocidade igual nessa linha, a luz é um exemplo de exceção, ela esta parada na linha do tempo.

Então remover um objeto de um momento e enviar para outro, através de uma maquina do tempo, por exemplo, iria violar essa conservação de energia daquele momento em diante, tanto no presente, que iria ter uma energia total menor como no futuro que iria ter uma energia total maior que a inicial.

Na verdade eu não posso nem afirmar que a linha do tempo pode ser trilhada, talvez ela apenas se mova levando todo o universo junto. Atualmente um físico que agora me foge o nome tem testado uma maquina que de acordo com as teorias e cálculos dele é capaz de fazer partículas viajarem no tempo, claro que eu ia gostar que ele obtivesse bons resultados, afinal estou apenas observando uma das inúmeras dificuldades que envolvem a viagem no tempo, claro que estou somente especulando sobre conservação de energia do universo, não posso provar que ela realmente se conserve, foi só uma ideia que tive vontade de escrever.