Acreditava-se que o próton e o nêutron eram partículas elementares (indivisíveis). Em 1964, o físico norteamericano Gell-Mann previu que eles são formados por outras partículas determinadas quarks. Há 6 tipos de quarks, mas para a formação do próton e do nêutron interessam apenas 2 tipos: o quark up, com uma carga positiva, de módulo igual a 2 / 3 do módulo da carga do elétron (portanto, com uma carga +2 / 3 e) e o quark down com uma carga negativa, de módulo igual a 1 / 3 do módulo da carga do elétron (portanto, com uma carga -1 / 3 e).
Assinale a opção que indica, corretamente, como são formados o próton e o nêutron.
b) próton: 1 quark up e 2 quarks down e nêutron: 2 quarks up e 1 quark down.
c) próton: 2 quarks up e 1 quark down e nêutron: 1 quark up e 2 quarks down.
d) próton: 2 quarks up e 1 quark down e nêutron: 2 quarks up e 1 quark down.
e) próton: 2 quarks up e 2 quark down e nêutron: 1 quark up e 2 quarks down.
f) próton: 1 quark up e 1 quark down e nêutron: 2 quarks up e 1 quark down.

Passo 1

Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. A gente precisa entender como prótons e nêutrons são formados a partir de partículas menores chamadas quarks. O conteúdo envolve partículas subatômicas e suas cargas elétricas. Para resolver, vamos lembrar quantos quarks de cada tipo (up e down) formam cada um desses núcleos.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar as cargas dos quarks:
  • Quark up (u): Carga
  • Quark down (d): Carga
Aqui, representa a carga do elétron.

Passo 3

Sabemos que:
  • Próton tem uma carga positiva total de
  • Nêutron é eletricamente neutro, com carga total de
Vamos usar essas informações para descobrir a combinação correta de quarks.

Passo 4

Vamos começar com o próton. Precisamos que a soma das cargas dos quarks seja 2 times (+23e) + 1 times (-13e) = +43e - 13e = +1e .
Considerando as opções:
  • Opção c): 2 quarks up e 1 quark down Isso bate certinho com a carga do próton.

Passo 5

Agora, vamos verificar o nêutron na mesma opção c). A soma das cargas deve ser 1 times (+23e) + 2 times (-13e) = +23e - 23e = 0e .
  • Opção c): 1 quark up e 2 quarks down Isso confirma que o nêutron não tem carga, como esperado.

Resposta

A opção correta é a c) próton: 2 quarks up e 1 quark down e nêutron: 1 quark up e 2 quarks down.

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