Sabe-se atualmente que os próntons e nêutrons não são partículas elementares, mas sim partículas formadas por três quarks. Uma das propriedades importantes do quark é o valor da carga, que pode assumir seis tipos diferentes: top, bottom, charm, strange,up e down. Apenas os quarks up e down estão presentes nos prótons e nos nêutrons. Os quarks possuem carga elétrica fracionária. Por exemplo, o quark up tem carga elétrica igual a q(up)= +2/3 e o quark down q (down)= -1/3 e, em que e é o módulo da carga elementar do elétron. Assinale a alternativa em que a partícula está com a sua composição correta. a) próton: 2 quarks up e 2 quarks down. b) nêutron: 2 quarks up e 1 quark down. c) próton: 1 quark up e 2 quarks down. d) nêutron:1 quark up e 2 quarks down. e) próton: 2 quarks up e 1 quark strange.
A partícula que está com sua composição correta é o nêutron: 1 quark up e 2 quarks down.
Para responder corretamente esse tipo de questão, devemos levar em consideração que:
Um quark up tem carga igual a q(up) = +2/3 e;
Um quark down tem carga igual a q(down) = -1/3 e;
Prótons possuem carga positiva q(proton) = +1e;
Nêutrons possuem carga nula, q(neutron) = 0;
Utilizando essas informações, temos que:
a) próton: 2 quarks up e 2 quarks down
Q = 2.(2/3 e) + 2.(-1/3 e).
Q = 2/3 e ≠ 1.
b) nêutron: 2 quarks up e 1 quark down
Q = 2.(2/3 e) + 1.(-1/3
e) Q = 3/3 e = 1 e ≠ 0
c) próton: 1 quark up e 2 quarks down
Q = 1.(2/3 e) + 2.(-1/3 e).
Q = 0 ≠ 1.
d) nêutron:1 quark up e 2 quarks down
Q = 1.(2/3 e) + 2.(-1/3 e).
Q = 0.
Resposta: D