Matéria Bariônica

Aglomerado de galáxias Abell 1689, com a distribuição de massa da matéria escura. Créditos: By NASA, ESA, E. Jullo (JPL/LAM), P. Natarajan (Yale) and J-P. Kneib (LAM). (http://www.spacetelescope.org/images/heic1014a/) [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], via Wikimedia Commons

Toda matéria encontrada na Terra, nos planetas e nas estrelas é formada por átomos. No entanto, muitos textos de Física descrevem uma tipo de matéria chamada de “matéria bariônica”. O que é matéria bariônica? A resposta desta questão depende de uma breve descrição sobre o átomo.

Os átomos são compostos de prótons, nêutrons e elétrons. O próton e o nêutron têm aproximadamente a mesma massa. No entanto, a massa do próton ou do nêutron é aproximadamente 1.800 vezes maior do que a do elétron. Então a maior parte da massa do átomo está em seus prótons e nêutrons, ou seja, no núcleo do átomo.

O próton e o elétron são partículas estáveis. O nêutron isolado dura aproximadamente 15 minutos. Após esse tempo, o nêutron se transforma em um próton, um elétron e o neutrino do elétron, sendo este último uma partícula com massa muito inferior ao elétron. Nos núcleos atômicos, os nêutrons geralmente são estáveis.

Prótons e nêutrons são partículas classificadas como bárions. Bárion é um tipo de partícula formada por 3 partículas indivisíveis, os quarks. Por exemplo, o próton é formado por dois quarks up e um quark down. Já o nêutron é um par de quarks down com um quark up. Além dos prótons e neutrons, há outros tipos de bárions formados por outros tipos de quarks, mas estas partículas só podem existir durante períodos muito inferiores à décimos de bilionésimos de segundo. Uma lista completa de bárions com seus respectivos trios de quarks está disponível na internet.

Enquanto os quarks podem se combinar em partículas maiores como os bárions, há outro tipo de partícula indivisível que não se aglutina com as demais, os léptons. O elétron e o neutrino do elétron são léptons. Há outros léptons, incluindo outros dois tipos de neutrinos, mas apenas o elétron e o neutrino do elétron são estáveis.

A pergunta do primeiro parágrafo pode ser repetida e respondida. O que é matéria bariônica? Matéria bariônica é aquela que contem bárions em sua composição. Átomos contêm dois tipos de bárions, prótons e os nêutrons, então a matéria formada por átomos é “matéria bariônica”.

Existe matéria não bariônica?

Mas agora surge outra pergunta. Existe matéria não bariônica? A resposta está nos campos gravitacionais.

Toda matéria está associada a um campo gravitacional. As análises das observações astronômicas indicam que há campos gravitacionais associados à alguma forma de matéria desconhecida, a chamada “matéria escura”. A matéria escura abrange 85% da massa do Universo.  A maior parte da matéria escura não é composta por prótons, nêutrons ou qualquer tipo de bárion. Então, a matéria bariônica não apenas existe, mas também inclui a maior parte da massa do Universo. A natureza da matéria escura e da matéria não bariônica em geral é uma das grandes questões da Física atual.

Para entender o Universo, é essencial quantificar a parte da matéria escura que seria bariônica. Um consórcio internacional formado por Brasil, Reino Unido, Suiça, França, Africa do Sul e China e coordenado pelo físico brasileiro Élcio Abdalla está construindo em território brasileiro um radiotelescópio gigantesco para a detecção dessa matéria escura bariônica, o Baryon Acoustic Oscillations in Neutral Gas Observations (BINGO). Quando as primeiras detecções forem feitas, será inevitável gritar BINGO.

Sobre leonardofagundesdossantos
Eterno estudante e professor de Física da UNIFESP Diadema. Apaixonado pela Física, Matemática e Divulgação Científica.

8 Comentários em Matéria Bariônica

  1. Prezado Raimundo Santana!

    Muito obrigado pelos comentários! Eu acho que você tem razão na atribuição de uma “opacidade” à matéria escura. O nome “matéria escura” é metafórico. A chamada matéria escura não emite radiação eletromagnética. A luz é uma onda eletromagnética e a ausência das ondas eletromagnéticas é comparada às trevas. O nome matéria escura é uma referência à ausência das ondas eletromagnéticas.

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