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As Interações Fundamentais

Física: Conceito e história — By on agosto 11, 2011 at 21:41

A palavra interação está associada a tudo que possamos imaginar, desde o contato de nossa mão com algum objeto até o movimento da Terra em torno do Sol. Em física, pode-se dizer que a causa de qualquer equação, simples ou complicada, é uma interação. Na natureza, aparentemente tudo leva os cientistas a acreditarem que todas as coisas podem ser explicadas a partir de quatro tipos de interações, também chamadas de acoplamentos. Os nomes destas são: eletromagnética, gravitacional, fraca, e nuclear ou forte.

O tipo de interação que talvez seja o mais conhecido de todos é o gravitacional, responsável pela órbita dos planetas em torno do Sol, estando relacionada com todo corpo que possui a propriedade conhecida como massa. Quando Newton escreveu sua teoria da gravidade, ele disse que suas idéias descreviam o fenômeno, mas que não explicavam sua causa.

Também muito conhecido é o acoplamento eletromagnético, resultado da unificação do magnetismo e da eletricidade. A teoria eletromagnética diz que as partículas interagem à distância, por meio do chamado campo eletromagnético. Como conseqüência dessa interação, temos a atração entre dois imãs, as correntes elétricas induzidas por campos magnéticos, entre uma infinidade de outros exemplos.

As outras duas interações, fraca e nuclear, não são tão conhecidas. A interação fraca é uma interação que não é percebida no mundo macroscópico, pois ela atua em escala subatômica. Como exemplo de acoplamento fraco, pode ser citado o decaimento beta, no qual um nêutron é convertido em um próton, com a emissão de mais algumas partículas, como o elétron. A emissão de mais outras partículas além do próton ocorre para se conservar a energia do nêutron inicial.

A força forte ou nuclear, é a força responsável pela união de dois prótons ou nêutrons. Em física nuclear, prótons e nêutrons são chamados de nucleons. Essa interação não tem relação alguma com a eletromagnética. Como dois prótons possuem cargas iguais, sua repulsão eletromagnética é muito grande, entretanto a interação forte é tal que dois prótons formam um núcleo atômico sem a desintegração deste, na maioria dos casos. Esses dois acoplamentos, fraco e nuclear, são conhecidos como sendo de curto alcance, pois só são percebidos em escala de distâncias muito pequenas.

Todas essas quatro interações descritas acima podem parecer estranhas à primeira vista. Como exemplo pode ser citado a eletromagnética, como dois prótons interagindo a uma certa distância. No entanto, a teoria pressupõe a existência das chamadas partículas de interação, que são partículas que fazem a interação entre os dois prótons mantidos a uma distância. Para cada tipo de interação ou acoplamento, eletromagnético, fraco e nuclear, existe uma partícula de interação diferente, já detectada experimentalmente. No caso gravitacional, tal partícula ainda não foi experimentalmente “vista”, mas sua existência é prevista em teoria e ela já tem até nome, gráviton. Existe um grupo de pesquisa no Brasil que desenvolve um aparato com vista a detectar esta partícula.

O fato de o gráviton ser tão difícil de ser medido talvez se deva ao fato que, das quatro interações, a gravitacional é a mais fraca. Para comparar, tomemos a intensidade da interação nuclear como sendo a unidade, ou seja, valendo 1. Assim, em ordem de grandeza, as interações, eletromagnética, fraca, e gravitacional valem respectivamente 10-2, 10-5 e 10-39. As partículas de interação serão descritas mais detalhadamente no próximo artigo. De fato, todas as reações químicas, experimentos físicos, fenômenos da natureza, são devidos a esses quatro tipos básicos de interações.

Referência: Introdução à Física Nuclear, K. C. Chung

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