O universo elegante

AS FORÇAS, OU ONDE ESTÁ O FÓTON?

As coisas complicam-se ainda mais quando consideramos as forças da

natureza. O mundo à nossa volta está repleto de maneiras de exercer influência:

você pode chutar uma bola, os praticantes de bungeepodem atirar-se de altas

plataformas, trens super-rápidos trafegam suspensospor imãs sem contato com os

trilhos metálicos, contadores Geiger registram a presença de material radioativo,

bombas nucleares explodem. Podemos influenciar objetos puxando, empurrando ou

sacudindo-os; lançando ou atirando outros objetos sobre eles; rasgando, torcendo

ou esmagando-os; congelando, aquecendo ou queimando-os. Nos últimos cem anos

os físicos acumularam provas crescentes de que todas essas interações entre

objetos e materiais diversos, assim como qualquer outra interação, entre milhões e

milhões que acontecem diariamente, podem ser reduzidas a combinações de quatro

forças fundamentais. Uma delas é a força da gravidade. As outras três são: a força

eletromagnética, a força fraca e a força forte.

A gravidade é a força mais conhecida, responsável por nos manter em órbita

à volta do Sol e com os pés sobre a Terra. A massa de um objeto determina a força

gravitacional que ele exerce ou sofre. A força eletromagnética é a segunda mais

conhecida das quatro. É a força que produz todos osconfortos da vida moderna —

luzes, computadores, televisores, telefones — e está presente tanto no poder

devastador das tempestades de relâmpagos quanto no toque suave da mão

humana. Microscopicamente, a carga elétrica de uma partícula está para a força

eletromagnética assim como a massa está para a gravidade: ela determina a

intensidade com que uma partícula pode exercer ou sofrer o eletromagnetismo.

As forças forte e fraca são menos conhecidas porquea sua intensidade

diminui rapidamente além das distâncias subatômicas; são as forças nucleares. Por

essa razão só foram descobertas muito depois. A força forte é responsável por

manter os quarks presos dentro dos prótons e dos nêutrons e manter os prótons e

nêutrons comprimidos no interior do núcleo atômico.A força fraca é mais conhecida

por ser responsável pela desintegração radioativa de elementos como o urânio e o

cobalto.

Durante o último século, os físicos descobriram dois aspectos que são

comuns a todas essas forças. Em primeiro lugar, como veremos no capítulo 5, no

nível microscópico cada uma delas tem uma partículaassociada, que pode ser

considerada como a unidade mínima em que a força pode existir. Se você disparar

um raio laser — que é um raio eletromagnético — estará disparando um feixe de

fótons, a unidade mínima da força eletromagnética. Do mesmo modo, os