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Jornal UNESP :::
Maio/2006 – Ano XX – nº 211 [voltar]
 
:: CIÊNCIAS EXATAS ::

Divulgação Científica
Partículas elementares e divertidas
Com informações acessíveis e desenhos bem-humorados, livro apresenta conceitos da Física Moderna

O discreto charme das partículas elementares é uma obra que apresenta a teoria sobre a constituição da matéria e da energia do universo para os leigos, principalmente para alunos e professores do ensino fundamental e médio. Lançado pela Editora UNESP na Bienal do Livro deste ano, o livro foi escrito por Maria Cristina Batoni
Abdalla, docente do Instituto de Física Teórica (IFT), do campus de São Paulo, e ilustrado por Sérgio Kon, aborda principalmente o chamado Modelo Padrão das Partículas Elementares.

Para tornar quarks, léptons e outras partículas que formam a matéria-prima do universo mais compreensíveis, Maria Cristina aproximou suas peculiaridades das características de um ser vivo. “Além de massa e carga elétrica, as partículas têm outras propriedades: spin, charme, cor, estranheza”, explica a autora. “É como se, além de nome, peso, altura, cor dos olhos e da pele, a pessoa tivesse também CIC, RG, estado civil etc.”

O desenho de Kon caracteriza de forma bem-humorada esses minúsculos personagens. O resultado é uma família de “monstrinhos” que representam as propriedades da família de partículas do Modelo Padrão. Os bósons, por exemplo, responsáveis pelas interações fundamentais entre as partículas, na versão de Kon possuem línguas, caudas, “algo que gruda, agarra, chicoteia, que produz alguma interação”. Já para os léptons, que são relativamente leves, Kon usou elementos que transmitissem leveza, como asas. (Leia quadro.)


Visão histórica

Inicialmente, após descrever a evolução do conhecimento sobre aquilo de que é feito o mundo – dos quatro elementos dos gregos antigos (terra, fogo, água e ar) até o Modelo Padrão –, a autora explica como os físicos hoje definem o que são as partículas elementares. Maria Cristina assinala que elas não são descritas simplesmente como bolinhas diminutas, mas definidas a partir de conceitos matemáticos conhecidos como “funções de onda” – que codificam as informações existentes sobre as partículas, como sua reação às forças da natureza.

A seguir, em ordem cronológica, o livro aborda a descoberta de cada uma das integrantes do Modelo Padrão. A docente do IFT justifica sua abordagem histórica, argumentando que a evolução da Física tem o seu “fio da meada”. “Se você puxar esse fio, vai perceber a lógica das descobertas e como chegamos ao Modelo Padrão”, afirma. O capítulo reúne ainda curiosidades, como a expedição do físico brasileiro César Lattes (1924-2005) aos Andes, patrocinada por uma fábrica de cigarros, para detectar partículas vindas do espaço com filmes fotográficos especiais.

Túneis do tempo

O capítulo seguinte fala das “janelas para o invisível”, ou seja, os instrumentos usados pelos físicos em seus estudos. “Na revisão do campo da cosmologia, por exemplo, me detive na história de Tycho Brahe [astrônomo dinamarquês que viveu entre 1546 e 1601], cujo observatório foi o primeiro grande laboratório da humanidade – era o Cern do século XVI”, compara a autora, referindo-se ao Centro Europeu de Pesquisas Nucleares, localizado na Suíça, onde se constrói o maior acelerador de partículas do mundo, o LHC.

A autora ressalta que a ênfase nos aceleradores ajuda o leigo a entender melhor as pesquisas da Física. “As pessoas geralmente sabem que o físico deve trabalhar em algum laboratório, mas não têm a menor idéia sobre o objeto de estudo desse profissional”, comenta. As figuras de Kon auxiliam o texto de Maria Cristina a esclarecer, por exemplo, o funcionamento de um dos primeiros tipos de aceleradores, o cyclotron.

Universo de partículas

No capítulo 4, as partículas-personagens entram em cena para explicar o que são as quatro interações fundamentais da natureza: a gravitacional, a eletromagnética e as nucleares fraca e forte. E, no último capítulo, “O discreto charme do universo”, Maria Cristina mostra que a evolução do cosmos está ligada às propriedades das partículas elementares.

De novo, as ilustrações apresentam fenômenos que parecem mais complicados se explicados somente em palavras, como a origem da Radiação Cósmica de Fundo, resquício da fase inicial do universo.
Para resolver possíveis dúvidas dos leitores, o livro tem também um glossário de termos técnicos e uma lista de leituras recomendadas.

Maria Cristina ressalta que a idéia da obra surgiu em 1997, quando dava palestras com transparências desenhadas por ela mesma, inspiradas em brochuras de divulgação do Cern. As pessoas, então, costumavam pedir referências sobre o assunto em português. Ao começar a escrever o livro, entretanto, a pesquisadora achou que podia ter uma ambição maior. “Decidi contar um pouco da trajetória da Física moderna para alunos de licenciatura que possuem uma formação fraca nessa área”, explica.

O potencial didático do livro vem sendo avaliado por núcleos de pesquisa em educação em várias universidades, que receberam o volume por iniciativa da autora e da SBF (Sociedade Brasileira de Física). Maria Cristina também tem analisado as soluções didáticas de sua obra, por exemplo, em palestras recentes, em que utiliza animações baseadas nas ilustrações de Kon.

Família estranha, mas fundamental

Essa ilustração de Sergio Kon, retirada do livro, apresenta a família das partículas elementares, classificada em quarks (caixas verdes), léptons (caixas rosas) e bósons (caixas amarelas). Em vermelho, entre as caixas, estão as letras usadas como símbolos das partículas. Os quarks e os léptons são classificados em três conjuntos, chamados de gerações, correspondendo a cada coluna na figura. A geração da primeira coluna, de cima para baixo, formada pelos quarks up e down e o neutrino do elétron e o elétron, envolve as partículas mais leves, que constituem a matéria estável, como aquela que forma os corpos, por exemplo. Na segunda coluna, os quarks charmoso e estranho, o neutrino do múon e o múon formam a segunda geração. A terceira geração é a mais pesada: os quarks top e bottom e o neutrino do tau e o tau. As partículas de segunda e terceira geração, quando produzidas em colisões nos aceleradores, vivem frações ínfimas de segundo, transformando-se em partículas da primeira geração.

Na coluna mais à direita estão os bósons responsáveis pelas interações fundamentais entre as partículas. De cima para baixo: o fóton, que carrega a força eletromagnética; o glúon, que carrega a força nuclear forte, e os bósons Z e W, que carregam a força nuclear fraca. Todas essas partículas já foram detectadas. A maioria dos físicos acredita na existência de mais duas partículas: o gráviton, que carregaria a força da gravidade, e o bóson de Higgs, que geraria a massa de todas as partículas.

 

Igor Zolnerkevic, Bolsista Fapesp


 
  ACI