Partícula elementar

Fermions (nomeado em homenagem ao cientista Enrico Fermi) tem um número de spin de ½, e são quarks ou leptons. Existem 12 tipos diferentes de samambaias (não incluindo a antimatéria). Cada tipo é chamado de "sabor". Os sabores são:

• Quarks: para cima, para baixo, charme, estranho, em cima, em baixo. Os quarks vêm em três pares, chamados de "gerações". A primeira geração (para cima e para baixo) é a mais leve e a terceira (topo e fundo) é a mais pesada. Um membro de cada par (acima, charme e topo) tem uma carga de ⅔. O outro membro (para baixo, estranho e inferior) tem um encargo de -⅓.
• Leptões: elétron, múon, tau, neutrino de elétron, neutrino de múon, neutrino de tau. Os neutrinos têm carga 0, daí o prefixo neutrino. Os outros leptões têm carga -1. Cada neutrino tem o nome de seu leptão original correspondente: o elétron, o múon e o tau.

Pensa-se que seis dos 12 férmions durarão para sempre: os quarks para cima e para baixo, o elétron e os três tipos de neutrinos (que mudam constantemente de sabor). Os outros férmions se decompõem. Ou seja, eles se decompõem em outras partículas uma fração de segundo após serem criados. A estatística de Fermi-Dirac é uma teoria que descreve como se comportam as coleções de férmions. Essencialmente, não se pode ter mais de um férmion no mesmo lugar ao mesmo tempo.

Os bósons, com o nome do físico indiano Satyendra Nath Bose, têm spin 1. Embora a maioria dos bósons seja feita de mais de uma partícula, existem dois tipos de bósons elementares:

• Bósons calibre: gluões, bósonsW+e W-, bósonsZ0, e fótons. Estes bósons carregam 3 das 4 forças fundamentais, e têm um número de giros de 1;
• Gluon: Os gluons são partículas sem massa e sem carga, e são os portadores da forte interação da força. Eles, juntamente com os quarks, se unem para fazer partículas compostas chamadas hadrons, que incluem prótons e nêutrons.
• Bósons W e Z: Os bósons W e Z são partículas que carregam a força fraca. O bóson W tem uma partícula de matéria (W+) e uma partícula de antimatéria (W-), enquanto que o bóson Z é sua própria partícula anti-partícula. O bóson W é produzido em decadência beta, mas quase imediatamente se transforma em um neutrino e um elétron. Os bósons W e Z foram ambos descobertos em 1983.
• Fóton: Os fótons são partículas sem massa e sem carga que carregam a força eletromagnética. Os fótons podem ter uma certa freqüência que determina a radiação eletromagnética que eles são. Como todas as outras partículas sem massa, eles viajam à velocidade da luz (300.000 km/s).
• Higgs boson: Os físicos acreditam que as partículas maciças têm massa (ou seja, não são feixes puros de energia como os fótons) por causa da interação de Higgs.

O fóton e os gluões não têm carga, e são as únicas partículas elementares que têm uma massa de 0, com certeza. O fóton é o único bóson que não se decompõe. A estatística de Bose-Einstein é uma teoria que descreve como se comportam as coleções de bósons. Ao contrário dos férmions, é possível ter mais de um bóson no mesmo espaço e ao mesmo tempo.

O Modelo Padrão inclui todas as partículas elementares descritas acima. Todas estas partículas foram observadas em laboratório.

O Modelo Padrão não fala sobre a gravidade. Se a gravidade funciona como as três outras forças fundamentais, então a gravidade é levada pelo hipotético bóson chamado graviton. O gravitônio ainda não foi encontrado, portanto não está incluído na tabela acima.

O primeiro férmion a ser descoberto, e o que mais conhecemos, é o elétron. O primeiro bóson a ser descoberto, e também o que mais conhecemos, é o fóton. A teoria que mais precisamente explica como o elétron, o fóton, o eletromagnetismo e a radiação eletromagnética funcionam todos juntos é chamada de eletrodinâmica quântica.