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FÍSICA MODERNA

Descobrindo os segredos do universo com a Mecânica Quântica

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postado em 24/08/2015 08:03 / atualizado em 25/08/2015 08:35

Prof. Aníbal Chaves , Prof. Renato Ribeiro



A hipótese de Max Planck (1900), de que toda energia é irradiada e absorvida na forma de elementos discretos chamados QUANTA, deu origem à Mecânica Quântica e, uma vez tendo se tornado acessível, a Física de partículas jamais voltaria a ser a mesma.

Baseado na proposição de Planck, Albert Einstein postulou que a própria luz é formada por "quanta" individuais, apresentando o Efeito Fotoelétrico pelo qual foi agraciado pelo Prêmio Nobel de Física. Quanta de luz veio a ser chamado de Fótons (1926).
Desta postulação de Einstein, nasceu a credibilidade da Teoria de Planck, dando consequência a debates, teorias e testes envolvendo a Mecânica Quântica, o que levou a sua aceitação, na 5ª Conferência de Solvay (1927).

Benjamin Couprie. Bruxelas, 1927
 

A Teoria Quântica previu, então, novos fenômenos, observações estranhas e predisse a existência de novas partículas fundamentais. Predisse que a luz pode ser, também, uma partícula: o Fóton; e que os elétrons podem, às vezes, se comportar como ondas. No átomo, os elétrons, em vez de orbitar em torno do núcleo, como os planetas do nosso sistema (Física Clássica), formam uma nuvem difusa centrada no núcleo, uma nuvem não feita de matéria, mas de probabilidades. Com os aceleradores de partículas cada vez maiores, foram descobertos novas partículas, como os neutrinos e múons.

A composição do Universo

No Modelo Padrão da Mecânica Quântica, tudo no universo é feito a partir de 16 partículas fundamentais, cuja existência foi confirmada por experimentos em aceleradores, mais a 17ª partícula detectada pelo Grande Colisor de Hádrons: o Bóson de Higgs - também conhecida como a partícula de Deus.

As partículas são: 6 quarks divididos em pares (up/down, charmed/strange e top/bottom). Há 6 léptons, também, formando pares: elétron, múon e távon e seus pares correspondentes neutrinos. Estas partículas são chamadas de Férmions (pelas características) e mantidas por meio das forças: eletromagnetismo, força nuclear forte e força nuclear fraca - a gravidade não entra.

As outras partículas são: o Fóton que media a força eletromagnética, os Bósons Z e W que mediam a força fraca e o Glúon media a força nuclear forte. Essas partículas, juntamente com o Bóson de Higgs, acrescentam massas aos Férmions. A distinção entre Fémions e Bósons é importante, pois têm diferentes propriedades estatísticas.

Uma nova era do conhecimento científico e filosófico

(PSI/A. Antognini und F. Reiser)
 

Em primeiro lugar, a Mecânica Quântica serve para explicar o Universo conhecido: as partículas elementares de matéria e de antimatéria, o átomo e sua estrutura, a constituição e propriedades da matéria ordinária em suas diversas formas, a origem e a evolução do universo. Há também um número imenso de aplicações na técnica, como a energia nuclear, os lasers e seus diversos empregos em comunicações, medicina e indústria, além do computador, cujos componentes básicos são aplicações da física quântica. Na medicina, além do laser, não pode-se deixar de mencionar a imagem por ressonância magnética, uma aplicação direta de conceitos quânticos.

O mundo moderno é impensável sem a física quântica. Do ponto de vista do conhecimento, ela nos permite entender o mundo físico, sua aparência e seus mistérios. Devido a isso, a Mecânica Quântica está cada vez mais presente em trabalhos de filosofia, psicologia e até teologia. É uma descoberta tão importante que pode ser comparada quando Copérnico provou que a Terra girava em torno do Sol e não o contrário, quebrando todos os paradigmas do universo científico e teológico da humanidade.

 

Aníbal Chaves é Físico e Matemático e Renato Ribeiro é professor de Física do Percurso Pré-vestibular e Enem.

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