Quarks e férmions: as pequenas peças que constroem o Universo

Doutora em física teórica de partículas, a pesquisadora explica temas científicos para crianças

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Tudo ao nosso redor parece muito diferente. Uma pedra, uma árvore, um cachorro, o celular na sua mão e o nosso próprio corpo não têm muita coisa em comum à primeira vista. Mas, quando olhamos para a matéria em uma escala absurdamente pequena, descobrimos que o Universo é feito de poucas peças fundamentais, combinadas de maneiras diferentes.

Durante muito tempo, aprendemos que os átomos eram os menores componentes da matéria. Depois descobrimos que eles também têm estrutura: possuem elétrons e um núcleo formado por prótons e nêutrons.

A história poderia terminar aí, mas a natureza resolveu complicar um pouco mais. Prótons e nêutrons também não são fundamentais. Dentro deles existem partículas ainda menores chamadas quarks.

Existem seis tipos de quarks, conhecidos pelos nomes up, down, charm, strange, top e bottom. Apesar dessa variedade, a matéria comum que encontramos no cotidiano é formada principalmente pelos dois primeiros.

Um próton, por exemplo, contém dois quarks up e um quark down. Já um nêutron possui dois quarks down e um up.

Os quarks têm uma característica curiosa: normalmente não aparecem sozinhos na natureza. Eles ficam ligados uns aos outros por uma interação extremamente forte.

Mas onde entram os férmions nessa história? Férmion é o nome de uma grande família de partículas . Os quarks fazem parte dela, assim como os elétrons. Em outras palavras, todo quark é um férmion, mas nem todo férmion é um quark.

Os férmions são especialmente importantes porque são os componentes fundamentais da matéria. Existe até uma regra da física, chamada princípio de exclusão de Pauli, que impede certos férmions idênticos de ocuparem exatamente o mesmo estado quântico ao mesmo tempo.

Parece um detalhe distante da nossa vida, mas essa regra ajuda a explicar p or que os elétrons se organizam em diferentes níveis nos átomos e, consequentemente, por que existem elementos químicos com propriedades tão diferentes. Sem ela, a matéria como conhecemos não teria a mesma estrutura.

E existe ainda outro grande grupo de partículas: os bósons. Eles estão ligados às interações fundamentais da natureza. O fóton, por exemplo, é o bóson associado à interação eletromagnética.

Quarks, elétrons, bósons e outras partículas fundamentais fazem parte de uma teoria chamada m odelo padrão da física de partículas, uma espécie de catálogo das menores peças que conhecemos e das regras que governam suas interações.

O mais impressionante é perceber que toda a enorme diversidade do mundo visível nasce da combinação de componentes minúsculos. Nós, as estrelas, os oceanos , os planetas e praticamente tudo o que tocamos somos diferentes arranjos dessas mesmas peças fundamentais.

Quanto mais fundo a física investiga a matéria, mais descobrimos que um universo gigantesco pode ser construído a partir de coisas incrivelmente pequenas.

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Publicado originalmente por Folha de S.Paulo. Leia a matéria completa em https://redir.folha.com.br/redir/online/emcimadahora/rss091/*https://www1.folha.uol.com.br/colunas/bibi-bailas/2026/09/quarks-e-fermions-as-pequenas-pecas-que-constroem-o-universo.shtml.