O capítulo 11 foi escrito pelo autor Roberto Aureliano Salmeron, que é um físico brasileiro que faleceu no ano de 2020, mas teve uma carreira muito significativa na área de física de partículas. Ele começou sua graduação em filosofia na Usp, depois migrou para o curso de física. Foi diretor de programas e laboratórios no Brasil, e fez doutorado em Manchester, na Inglaterra, sendo orientado por um laureado do prêmio Nobel, o professor Patrick M. S. Blackett. Seu orientador ajudou na sua contratação pelo Cern, sendo um dos primeiro 20 cientistas que trabalharam lá, e por bastante tempo o único não- europeu. Ou seja, foi muito importante para a física e com certeza uma grande referência para a área de física de partículas.
Então, no seu capítulo ele traz uma visão geral das interações que podem ocorrer entre as partículas: fraca, forte, eletromagnética e gravitacional. E também fala sobre as características gerais das partículas, suas classificações em Léptons e Hádrons. Ele fala sobre o estado virtual, que é quando alguma interação ocorre em um período de tempo muito pequeno, que pode haver violação da conservação de energia (da fórmula de Heisenberg), e esse processo é então chamado de virtual. Mais a frente ele fala sobre o modelo de quarks para os hádrons, que pelo que entendi, primeiro tinham o modelo dos hádrons e só mais para frente foi modelado e chamado de quarks aquilo que compunha dos hádrons. Ele fala sobre Gell Man e Zweig terem modelado os quarks (que foi Gell Man que deu o nome dos Quarks). Eles encontraram três tipos: Up, Down e Strange. E cada um tem sua antipartícula. Esse modelo foi importante pois introduziu a ideia das cargas elétricas serem fracionadas dos prótons e dos elétrons, que antes sempre foi tida como algo inteiro naturalmente.
Ele fala dos três quarks que vieram depois, C, B e T. Ele mostra uma lista de bárions com seu nome e composição. E então fala das cores dos quarks, que cada um tem três cores, e o motivo disso é porque nos cálculos teóricos das reações com quarks que podem ser medidos com precisão nos experimentos, sempre dá três vezes menor que o valor experimental. Então foi definido que cada quark pode ter três cores diferentes, o que faz com que bata com o resultado experimental. Ele fala sobre os bósons intermediários e explica sobre cada um deles. E por fim ele diz o que caracteriza então uma partícula, que seriam uma conjuntura de suas propriedades como carga, massa, spin, paridade, meia vida, os números de estranheza, charme, bottom e top e seu modo de desintegração.
Minha opinião pessoal sobre esse capítulo, é que dos três que irei apresentar ele é o que tem mais informações sobre todas as partículas que conhecemos, mas ao mesmo tempo é bem fácil de entender o que ele está falando. Tem uma linguagem muito clara e simples mesmo se tratando de coisas mais complicadas e confusas com tantas letrinhas. Mas acho que esse tanto de experiência que ele tem em física de partículas faça com que seja um texto muito fácil e gostoso de ler mesmo se tratando de coisas mais complicadas.
O capítulo 12 foi escrito pela física Marcia Begalli, que também tem uma carreira muito sólida na área de física de partículas, sendo uma grande referência e também conhecida pela organização do evento Masterclass para alunos e interessados, com conversas com cientistas do Cern ao vivo. Neste capítulo ela fala da descoberta da partícula J/psi e do charme.
A partícula J ou psi tem os dois nomes, pois foi descoberta por dois laboratórios simultaneamente sem que eles soubessem. Um laboratório é o SLAC, em São Francisco, EUA. E o outro é o laboratório BNL, em Nova York, EUA. O primeiro laboratório conseguiu detectar essa partícula nova através do experimento Mark I, feito no acelerador de partículas deste mesmo laboratório, que contava com um aparato de detecção no local das colisões entre elétrons e pósitrons. A autora explica detalhadamente cada peça do aparato e sua função, assim como a luminosidade que é a probabilidade de ocorrência dos eventos e também o detector da faísca que é gerada ao colidir, que pode mostrar a trajetória das partículas. É preciso saber o que se está procurando e ter uma ideia teórica do que pode ser encontrado, pois na época o aparato utilizava a melhor câmara de vácuo disponível, mas mesmo assim ainda restavam outras partículas do ar que não se sabiam qual era, então o resultado da colisão com elas não era interessante para a pesquisa. Esse laboratório encontrou e reconstruiu a trajetória da partícula, que curiosamente se parece com a letra grega Psi, então foi batizada com este nome.
Enquanto isso, no laboratório de Samuel Ting em Nova York, era feito um experimento usando feixes de prótons para colidir com Berílio em uma disposição bem diferente do Mark I. Nesse experimento eles conseguem identificar partículas diferentes pela massa. Neste experimento também detectaram a partícula, que foi batizada de J por Samuel, e viram que era uma partícula com massa muito alta. A partícula então ficou oficialmente conhecida como J/Psi.
Comparando os gráficos de distribuição de massa do J/Psi, do Méson Pi zero e do Ni, foi possível identificar uma diferença da massa dos três, e como um méson é formado por um par quark e antiquark, o píon e o Ni são formados up antiup e down antidown. Essas distribuições também são parecidas com quarks strange ou mistura deles. Então uma hipótese seria de que o J/Psi poderia ser formado por outro quark ainda desconhecido, o qual foi batizado de charme e depois realmente foi descoberto.
Este capítulo a autora utiliza linguagem bem simples e conta a história dos dois experimentos que levaram à descoberta desse méson, e ao mesmo tempo explica as partes técnicas que compunham os equipamentos, mas de forma bem clara e objetiva. É um capítulo muito interessante de ser lido e expressa muito bem a importância que teve o descobrimento dessas partículas.
O capítulo 13 foi escrito por Vitor Oguri, que é atualmente professor titular da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, no instituto de física. Tem uma longa carreira na área de física de partículas, tendo participado da equipe do descobrimento do quark top e do bóson de Higgs.
Neste capítulo fala sobre a descoberta dos bósons intermediários W+, W- e Z0, sendo eles responsáveis pela interação fraca ou força fraca. Foram observados em um experimento no Cern chamado de UA1 e os dois cientistas responsáveis levaram o nobel pelo feito.
O autor também fala do decaimento beta e teoria de Fermi, que falava sobre a interação fraca mas não se tinha um modelo sobre mediadores dessa interação. Acreditava- se que as partículas interagem num ponto sem nenhum mediador. E também sabia-se que era uma interação com neutrinos.
Um tópico foi destinado à discussão de simetrias e violação da paridade, e o autor diz que a energia é a grandeza conservada associada à evolução temporal em um sistema livre. Em um experimento com cobalto, também foi detectado que a invariância ou simetria dos núcleo de cobalto à baixa temperatura e sob ação de um campo magnético, também não ocorria.
Resumindo, até 1960 as características dessa interação eram: massa nula, carga nula, helicidade definida (relação com o spin), spin meio, duas espécies (neutrinos do múon e do elétron). Sempre que tem neutrino só podia ser interação fraca.
Gell- Man e Feynman em 1958 propuseram uma nova teoria chamada V-A, da qual falam sobre possíveis mediadores massivos e com carga para as interações fracas, e também um mediador massivo mas neutro. Eles unificaram as teorias eletromagnéticas e de interação fraca, chegando ao que sabemos hoje, com a descoberta dos mediadores W+, W- e Z0 e outros quarks e léptons.