What’s the smallest thing in the universe? - Jonathan Butterworth

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Mafalda Ferreira

If you were to take any everyday object, say a coffee cup, and break it in half,

Se agarrarmos num objeto do dia-a-dia,

digamos uma caneca de café, e a partirmos ao meio,

then in half again, and keep carrying on, where would you end up?

e continuarmos a parti-la ao meio, onde é que acabaremos?

Could you keep on going forever?

Podemos continuar a fazê-lo eternamente?

Or would you find a set of indivisible building blocks

Ou encontraremos um conjunto de componentes indivisíveis

out of which everything is made?

que constituem a composição de todas as coisas?

Physicists have found the latter- that matter is made of fundamental particles,

Os físicos demonstraram que a matéria é feita

de partículas fundamentais, as coisas mais pequenas do universo.

the smallest things in the universe.

Particles interact with each other according to a theory called the “Standard Model”.

As partículas interagem entre si, segundo uma teoria chamada "Modelo Padrão".

The Standard Model is a remarkably elegant encapsulation

O Modelo Padrão é uma teoria notavelmente elegante

of the strange quantum world of indivisible, infinitely small particles.

do estranho mundo quântico das partículas indivisíveis e infinitamente pequenas.

It also covers the forces that govern how particles move,

Também abrange as forças que regem a forma como as partículas se movem,

interact, and bind together to give shape to the world around us.

interagem e se ligam, para dar forma ao mundo que nos rodeia.

So how does it work?

Como é que isso funciona?

Zooming in on the fragments of the cup,

Se ampliarmos os fragmentos da chávena,

we see molecules, made of atoms bound up together.

veremos moléculas feitas de átomos, ligadas entre si.

A molecule is the smallest unit of any chemical compound.

Uma molécula é a unidade mais pequena de qualquer composto químico.

An atom is the smallest unit of any element in the periodic table.

Um átomo é a unidade mais pequena de qualquer elemento da tabela periódica.

But the atom is not the smallest unit of matter.

Mas o átomo não é a unidade mais pequena da matéria.

Experiments found that each atom has a tiny, dense nucleus,

As experiências revelaram que cada átomo tem um núcleo minúsculo e denso,

surrounded by a cloud of even tinier electrons.

rodeado por uma nuvem de eletrões ainda mais pequenos.

The electron is, as far as we know,

O eletrão, tanto quanto sabemos,

one of the fundamental, indivisible building blocks of the universe.

é um dos blocos constituintes fundamentais e indivisíveis, do universo.

It was the first Standard Model particle ever discovered.

Foi a primeira partícula descoberta do Modelo Padrão.

Electrons are bound to an atom’s nucleus by electromagnetism.

Os eletrões estão ligados ao núcleo de um átomo por eletromagnetismo.

They attract each other by exchanging particles called photons,

Atraem-se uns aos outros trocando partículas chamadas fotões

which are quanta of light that carry the electromagnetic force,

que são "quanta" de luz que transportam a força eletromagnética,

one of the fundamental forces of the Standard Model.

uma das forças fundamentais do Modelo Padrão.

The nucleus has more secrets to reveal, as it contains protons and neutrons.

O núcleo tem mais segredos a revelar, porque contém protões e neutrões.

Though once thought to be fundamental particles on their own, in 1968

Embora outrora se pensasse que eram partículas fundamentais per si só,

em 1968 os físicos descobriram que os protões e os neutrões

physicists found that protons and neutrons are actually made of quarks,

são feitos de "quarks" que são indivisíveis.

which are indivisible.

A proton contains two “up” quarks and one “down” quark.

Um protão contém dois "quarks up" e um "quark down".

A neutron contains two down quarks and one up.

Um neutrão contém dois "quarks down" e um "quark up".

The nucleus is held together by the strong force,

O núcleo mantém-se unido pela força forte

another fundamental force of the Standard Model.

— outra força fundamental do Modelo Padrão.

Just as photons carry the electromagnetic force,

Tal como os fotões transportam a força eletromagnética,

particles called gluons carry the strong force.

as partículas chamadas gluões transportam a força forte.

Electrons, together with up and down quarks,

Os eletrões, em conjunto com os "quarks up" e "down",

seem to be all we need to build atoms and therefore describe normal matter.

parecem ser tudo o que é preciso para criar átomos

e, portanto, para descrever a matéria normal.

However, high energy experiments reveal that there are actually six quarks–

Mas as experiências de alta energia revelam que há seis "quarks"

down & up, strange & charm, and bottom & top

— "down & up",

"strange & charm",

e "bottom & top" —

- and they come in a wide range of masses.

que aparecem numa ampla gama de massas.

The same was found for electrons,

O mesmo acontece com os eletrões

which have heavier siblings called the muon and the tau.

que têm "irmãos" mais pesados, chamados o muão e o tau.

Why are there three (and only three) different versions

Porque é que há três — e apenas três — versões diferentes

of each of these particles?

de cada uma destas partículas?

This remains a mystery.

Isso mantém-se um mistério.

These heavy particles are only produced, for very brief moments,

Estas partículas pesadas só se produzem por breves momentos,

in high energy collisions, and are not seen in everyday life.

em colisões de alta energia e não se encontram na vida quotidiana.

This is because they decay very quickly into the lighter particles.

Isso porque se degradam muito depressa em partículas mais leves.

Such decays involve the exchange of force-carrying particles,

Essa degradação envolve a troca de partículas transportadoras de força,

called the W and Z, which – unlike the photon – have mass.

chamadas W e Z que têm massa — ao contrário do fotão.

They carry the weak force, the final force of the Standard Model.

Transportam a força fraca, a força final do Modelo Padrão.

This same force allows protons and neutrons to transform into each other,

Esta mesma força permite que os protões e os neutrões se transformem um no outro,

a vital part of the fusion interactions that drive the Sun.

uma parte vital das interações de fusão que acionam o Sol.

To observe the W and Z directly,

Para observar diretamente W e Z,

we needed the high energy collisions provided by particle accelerators.

precisamos de colisões de alta energia fornecidas por aceleradores de partículas.

There’s another kind of Standard Model particle, called neutrinos.

Há outro tipo de partículas do Modelo Padrão, chamadas neutrinos.

These only interact with other particles through the weak force.

Estes só interagem com outras partículas por intermédio da força fraca.

Trillions of neutrinos, many generated by the sun, fly through us every second.

Biliões de neutrinos, muitos deles gerados pelo Sol,

voam à nossa volta a cada segundo.

Measurements of weak interactions found that there are different kinds of neutrinos

As medições das interações fracas descobriram

que há diversos tipos de neutrinos,

associated with the electron, muon, and tau.

associados ao eletrão, ao muão e ao tau.

All these particles also have antimatter versions,

Todas estas partículas também têm versões antimatéria,

which have the opposite charge but are otherwise identical.

que têm a carga oposta, mas são idênticas em tudo o resto.

Matter and antimatter particles are produced in pairs in high-energy collisions,

As partículas de matéria e de antimatéria são produzidas aos pares,

em colisões de alta energia que se anulam quando se encontram.

and they annihilate each other when they meet.

The final particle of the Standard Model is the Higgs boson

A partícula final do Modelo Padrão é o bosão de Higgs

– a quantum ripple in the background energy field of the universe.

— uma onda quântica em segundo plano no campo de energia do universo.

Interacting with this field is how all the fundamental matter particles acquire mass,

É na interação com este campo

que as partículas de matéria adquirem massa,

according to the Standard Model.

de acordo com o Modelo Padrão.

The ATLAS Experiment on the Large Hadron Collider

A experiência ATLAS no Grande Colisionador de Hadrões

is studying the Standard Model in-depth.

está a estudar o Modelo Padrão em profundidade.

By taking precise measurements of the particles and forces that make up the universe,

Fazendo medições rigorosas das partículas e forças que compõem o universo,

ATLAS physicists can look for answers to mysteries

os físicos do ATLAS procuram respostas para os mistérios

not explained by the Standard Model.

ainda não explicados pelo Modelo Padrão.

For example, how does gravity fit in?

Por exemplo, como é que a gravidade se encaixa nisto tudo?

What is the real relationship between force carriers and matter particles?

Qual é a verdadeira relação

entre os transportadores de forças e as partículas de matéria?

How can we describe “Dark Matter”,

Como podemos descrever a "matéria escura"?

which makes up most of the mass in the universe but remains unaccounted for?

O que é que compõe a maior parte da massa no universo mas se mantém sem explicação?

While the Standard Model provides a beautiful explanation for the world around us,

Embora o Modelo Padrão nos forneça uma bela explicação

para o mundo à nossa volta,

there is still a universe’s worth of mysteries left to explore.

ainda há muita coisa misteriosa no universo que vale a pena explorar.