Quatorze bilhões de anos atrás, quando a mancha quente e densa que foi o nosso universo se expandiu rapidamente, toda a matéria e antimatéria que existiam devem ter sido aniquiladas e nos deixou nada além de energia. E, no entanto, uma pequena quantidade de matéria sobreviveu.
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Nós ficamos em um mundo cheio de partículas. E não apenas qualquer partícula, partículas cujas massas e cargas foram suficientemente precisas para permitir a vida humana. Aqui estão alguns fatos sobre a física de partículas de você que vai ficar com seus elétrons saltando.
As partículas das quais somos feitos
Cerca de 99 por cento de seu corpo é composto de átomos de hidrogênio, carbono, nitrogênio e oxigênio. É claro, existem quantidades muito menores de outros elementos que são essenciais para a vida.
Enquanto a maioria das células no seu corpo se regenera a cada sete a 15 anos, muitas das partículas que compõem essas células, na verdade, existem há milhões de milênios. Os átomos de hidrogênio em você foi produzido no Big Bang, e os átomos de carbono, nitrogênio e oxigênio foram feitas em estrelas ardentes. Os elementos muito pesados em você foram feitos na explosão de estrelas.
99,99999% do seu corpo é composto por espaços vazios!
O tamanho de um átomo é controlado pela posição média dos seus elétrons. Os núcleos são cerca de 100.000 vezes menores que os átomos que estão alojados dentro. Se o núcleo fosse do tamanho de um amendoim, o átomo seria aproximadamente do tamanho de um estádio de beisebol. Se perdemos todo o espaço vazio dentro de nossos átomos, caberíamos em uma partícula de pó de chumbo, e toda a raça humana se encaixaria no volume de um cubo de açúcar.
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Como você pode imaginar, estas partículas espaçadas constituem apenas uma pequena parte de sua massa. Os prótons e nêutrons dentro do núcleo do átomo são cada um composto por três quarks. A massa dos quarks, que vem de sua interação com o campo de Higgs, representa apenas uma pequena percentagem da massa de um próton ou nêutron. Glúons, os portadores da força nuclear forte que mantém estes quarks juntos, são completamente sem massa.
Se sua massa não vem das massas dessas partículas, de onde ela vem? Energia. Os cientistas acreditam que a quase totalidade da massa do seu corpo vem da energia cinética dos quarks e a energia de ligação dos glúons.
As partículas que produzimos
Seu corpo é uma mina em pequena escala de partículas radioativas. Você recebe uma dose anual de 40 millirem de radioatividade natural originário de dentro de seu corpo. Essa é a mesma quantidade de radiação que você estaria exposto ao fazer exames de raios-X no peito. Seu nível de dose de radiação pode subir por um ou dois millirem a cada oito horas, o que você gasta dormindo ao lado de seu semelhante radioativo amado.
Nós emitimos radiação porque muitos dos alimentos que comemos, as bebidas que bebemos e até mesmo o ar que respiramos contêm radionuclídeos tais como potássio-40 e carbono-14. Eles são incorporados em suas moléculas e, eventualmente decaem e produzem radiação em seu corpo.
Quando potássio-40 decai, ele libera um pósitron, gêmeo antimatéria do elétron, então, possuímos uma pequena quantidade de antimatéria. O ser humano médio produz mais de 4000 pósitrons por dia, cerca de 180 por hora. Mas não duram o bastante, pois estes pósitrons esbarram em seus elétrons e aniquilam-se em radiação na forma de raios gama.
As partículas que conhecemos
A radioatividade nascida dentro do seu corpo é apenas uma fração da radiação você naturalmente (e de forma inofensiva) entra em contato diariamente. Um americano médio recebe uma dose de radiação de cerca de 620 millirem por ano. O alimento que você come, a casa em que vive e as rochas e o solo que você caminham te expõe a baixos níveis de radioatividade. Basta comer uma castanha ou ir ao dentista pode subir o seu nível de dose de radiação por alguns millirem. Fumar cigarros pode aumentá-la até 16.000 millirem.
Os raios cósmicos, a radiação de alta energia do espaço, bate constantemente em nossa atmosfera. Lá, eles colidem com outros núcleos e produzem os mésons, muitos dos quais se decompõem em partículas, tais como múons e neutrinos. Tudo isso cai sobre a superfície da Terra e passa através de você a uma velocidade de cerca de 10 por segundo. Eles acrescentam cerca de 27 millirem seja a sua dose anual de radiação. Estas partículas cósmicas às vezes podem atrapalhar nossa genética, causando mutações sutis, e pode ser um fator que contribui para a evolução.
Além de sermos bombardeados com fótons que ditam a forma como vemos o mundo que nos rodeia, o nosso sol também libera um ataque de partículas chamadas neutrinos. Neutrinos visitam constantemente seu corpo, eles atravessam-no a uma taxa de cerca de 100 trilhões a cada segundo. Além do sol, neutrinos são transmitidos a partir de outras fontes, incluindo reações nucleares em outras estrelas e sobre nosso próprio planeta.
Muitos neutrinos existem desde os primeiros segundos do início do universo, desatualizando até mesmo seus próprios átomos. Mas estas partículas tem uma interação fraca eles passam através de nós, não deixando nenhum sinal de sua visita.
Também enfrentamos uma chuva constante de partículas de matéria escura. A matéria escura não emite, reflete ou absorve a luz, tornando-se bastante difícil de detectar, mas cientistas acreditam que compõe cerca de 80 por cento da matéria no universo.
Olhando para a densidade de matéria escura em todo o universo, os cientistas calculam que centenas de milhares dessas partículas pode estar passando através de você a cada segundo, colidindo com os seus átomos cerca de uma vez por minuto. Mas a matéria escura não interage muito fortemente com a matéria da qual somos feitos, então, ela é susceptível a causar efeitos significativos sobre o nosso corpo.
A próxima vez que você está se perguntando como física de partículas aplica-se a sua vida, basta dar uma olhada dentro de si mesmo.
Fonte: symmetry
