Pentaquark: uma nova partícula subatômica?

Aquarela de Alberto Kaplan

Desde que foi anunciado, há cerca de um ano, o pentaquark já foi motivo de várias conferências internacionais e assunto de, pelo menos, 300 artigos científicos. Isso dá uma idéia do interesse com que foi recebido pela comunidade de física de partículas. No entanto, não há ainda uma resposta consensual para uma pergunta aparentemente simples: o pentaquark é uma nova partícula? Se sua existência for confirmada de forma definitiva, o pentaquark – cujo nome deriva do fato de ele ser formado por cinco entidades menores, os quarks – terá, sem dúvida, conseqüências importantes para a estrutura fundamental da matéria e possíveis novos estados dela. Esperam-se os primeiros resultados dos experimentos dedicados a confirmar sua existência para o ano que vem. Até lá, vale conhecer um pouco mais sobre essa descoberta.

Ao longo deste último ano, vários grupos de físicos experimentais anunciaram ter obtido evidências sobre a existência do que parece ser um novo tipo de partícula subatômica: o pentaquark. Porém, antes de analisarmos o significado desses anúncios, valeria aqui fazer um breve resumo do que se conhece sobre as partículas elementares, os constituintes últimos da matéria.

Já se passaram quase 100 anos desde que o físico neozelandês Ernest Rutherford (1871-1937) propôs que o átomo era, na verdade, formado por elétrons orbitando um núcleo central de carga positiva, cuja massa era muito maior que a dos elétrons. Estes últimos haviam sido descobertos, em 1897, pelo físico inglês Joseph John Thomson (1856-1940), interrompendo quase dois mil anos de uma visão segundo a qual o átomo era a unidade indivisível da matéria. Desde aquele início do século passado, ocorreram avanços notáveis em nosso conhecimento sobre a estrutura elementar da matéria que compõe o universo que nos rodeia.

Atualmente, esse conhecimento se encontra condensado no chamado modelo padrão das partículas elementares – ou, simplesmente, modelo padrão. Apesar de não ser considerado completo e apresentar inconsistências, esse modelo explica, de forma satisfatória, praticamente todos os experimentos realizados para verificá-lo.

Segundo o modelo padrão, a matéria está formada por duas grandes classes de partículas: os léptons e os hádrons. Enquanto os léptons – dos quais o elétron é o exemplo mais conhecido – são partículas elementares (ou indivisíveis), os hádrons – como, por exemplo, os prótons e os nêutrons, que formam o núcleo atômico – não o são. Na década de 1960, descobriu-se que estes últimos eram formados por quarks, que, segundo o modelo padrão, são elementares e, portanto, não têm estrutura.

Há seis tipos tanto de quarks quanto de léptons. Essas partículas estão classificadas em três famílias, sendo que cada um de seus integrantes tem massa distinta. Há quatro classes de interações (ou forças) através das quais os quarks e os léptons podem interagir. Duas delas são as interações gravitacional e eletromagnética, conhecidas desde a Antigüidade. As outras foram introduzidas nas primeiras décadas do século passado para explicar certos fenômenos que ocorrem dentro do núcleo atômico. São denominadas interação forte e interação fraca.

Na verdade, a interação gravitacional não pode ser descrita, de forma completamente consistente, pelo modelo padrão, sendo esse um dos motivos de ele ser considerado incompleto. As partículas de matéria interagem entre si trocando as partículas mediadoras associadas às quatro interações fundamentais.

A cada um dos léptons e dos quarks está associada uma partícula de antimatéria – matéria que, como a normal, se compõe de átomos e partículas elementares, mas com suas propriedades invertidas, como, por exemplo, a carga elétrica. O exemplo mais conhecido talvez seja o do pósitron (carga elétrica positiva), que é a antipartícula do elétron.

Norberto N. Scoccola
Laboratório Tandar,
Comissão Nacional de Energia Atômica,
Universidade Favaloro e
Conselho Nacional de Pesquisas Científicas e Técnicas (Argentina)

 

Matéria publicada em 01.11.2004

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