A primeira partícula elementar descoberta foi o elétron (e- ou simplesmente e), por J. J. Thomson em 1897 (o conceito atômico originado na Grécia por Demócrito é tido como especulação metafísica). Thomson utilizou de um tubo de raios catódicos, elétrons, e acabou visualizando o surgimento de luz pela formação de íons exitados nos choques eletrônicos com o gás rarefeito. Os elétrons eram produzidos por um filamento aquecido e acelerados entre duas placas polarizadas com alta ddp. O movimento destes em um campo magnético permitiu o calculo de sua relação massa/carga. Thomson sugeriu o nome de corpuscles para a partícula, e elétron para a carga, que mais tarde foi adotado também para a partícula. Assim ele sugeriu que o átomo era formado por um conjunto de elétrons espalhados homogeneamente em meio as cargas positivas, formando um corpo neutro, o Pudim de Passas.

        Rutherford demonstrou pouco mais tarde, 1910, que na verdade as cargas positivas estavam concentradas em uma pequena área no centro do átomo, o que concluiu pelo espalhamento das partículas alfa em uma fina lamina de ouro.

        Partindo do modelo de Rutherford, Niels Bohr em 1914 propôs um modelo matemático que descrevia as interações eletromagnéticas entre o elétron do hidrogênio atômico e a luz. Seu modelo descrevia com grande exatidão o espectro de excitação deste elemento, que mais tarde tornou-se praticamente exato ao ser considerado por ele mesmo que o centro de massa estava levemente deslocado do centro do próton.

        Em 1932 Chadwick descobriu o nêutron, pondo fim ao problema da massa encontrada para os elementos mais pesados e também a Era Clássica.

        A descoberta do fóton não tem uma data determinada. Em 1900 Max Planck assumiu que a energia luminosa existia em quantidades quantizadas, o que possibilitou a ele desenvolver um modelo que descreve perfeitamente a radiação de um corpo negro. Esta radiação então era transmitida em pacotes de energia bem determinados, E = h n . Foi então que em 1905 Albert Einstein utilizando deste conceito de pacotes demonstrou que os fótons eram capazes de arrancar elétrons de uma superfície metálica, efeito fotoelétrico, e assim atribuiu aos fótons o conceito corpuscular. A teoria corpuscular foi definitivamente aceita depois que A. H. Compton, em 1923, demonstrou o efeito de espalhamento da luz quando esta se choca com partículas, l’ = l + lc (1 – cos q ) onde lc = h / m.c . O nome photon foi sugestão do químico Gibert Lewis em 1926.

        Foi inicialmente proposto em 1943 por Yukawa, como sendo uma partícula intermediadora da força que mantém os prótons e nêutrons unidos. Como a força de repulsão entre os prótons no núcleo deveria ser muito grande, já que estes possuem cargas iguais e estão muito próximos, a força que os mantém unidos também deve ser bastante grande. Desenvolvendo uma teria baseada nestas características e nos conceitos quânticos conhecidos, Yukawa propôs a existência de uma partícula intermediadora deste campo, com massa próxima a 300 vezes maior que o elétron, ou cerca de seis vezes menor que o próton, assim esta partícula foi denominada de méson (de meia massa). Sua força de atuação pode ser descrita pela equação exp (-r/a) / r ^2, onde a têm somente no mundo subatômico o valor de 10 ^–13 cm (1 Fermi ), fora a é infinito. Esta partícula foi descoberta experimentalmente somente em 1937 por dois grupos separados, Andersons e Neddermeyer na costa oeste e Streete Stevenson no Leste dos EUA, através da revelação de emulsões fotográficas expostas ao ambiente (ver raios cósmicos). Porem sua massa estava fora do previsto, e somente em 1947, Powell e colaboradores descobriram o méson p de Yukawa colocando estas emulsões nas altas montanhas. O problema é que o méson p, píon, é instável e decai em um muon e um neutrino, sendo, portanto o múon visto a baixa altitude.

        A teoria da mecânica quântica não relativística havia sido completada entre os períodos de 1923 e 1926, porem a relativística trouxe um novo problema, descoberto por Dirac em 1927, que descrevia a energia de um elétron livre como sendo E ² – p ² c ⁴ = m ² c ⁴, dando a possibilidade de existência para as partículas de duas energias, uma positiva e outra negativa, +/- (p ² c ⁴ + m ² c ⁴) ^1/2. Dirac interpretou isto como sendo devido a um mar infinito de elétrons, que originaria a energia negativa, e se sustentava no principio da exclusão de Pauli, que explicaria porque o elétron que observamos está confinado ao estado positivo de energia. Entretanto em 1931 Anderson descobriu o pósitron que possuía os atributos requeridos por Dirac. Muitos Físicos estavam inconformados com a notação do mar invisível e infinito de elétrons, e Stuckelberg e Feynman providenciaram uma nova e muito mais simples teoria para estes estados. Sugeriram que a energia negativa era representada pela energia positiva de uma partícula em um diferente estado. Hoje esta partícula é conhecida como pósitron, sendo considerada uma anti-partícula, o pósitron, e fazendo parte da anti-materia. O anti-proton foi descoberto em 1955 por Berkeley Bevatron e o anti nêutron poucos anos depois. A notação oficial para as antipartículas é dada por um traço sobre a letra que representa a partícula, ou no caso do elétron denotar por um sinal de +, entretanto fica ambíguo o uso simultâneo das duas representações neste caso.

        Seu descobrimento começa com o estudo do decaimento b , em 1930, onde uma partícula A --> B⁺ + e ^- , entretanto a formulação matemática para isto mostrava que o elétron emitido deveria possuir única energia, o que não correspondia aos resultados experimentais. Pauli fez então a brilhante sugestão da emissão de uma outra partícula neutra, não sendo por isso detectada, o que resolveria o problema. Hoje se sabe que esta partícula neutra é o antineutrino: n --> p⁺ + e ^- + antineutrino. Isto explicava também porque a desintegração de um píon gerava um múon deslocando a 90^o do sentido original. Por sugestão de Pauli esta partícula neutra foi batizada de neutrino. Outro fato que deu trabalho para ser interpretado foi quanto ao decaimento do muon originado do píon no elétron, para o qual se descobriu depois de muitos experimentos que a energia do elétron originado não era constante, logo não surgia neste caso apenas um neutrino, mas dois. Fazendo a reação contraria, Savannah River utilizou e um reator nuclear para interagir um próton com os neutrinos, gerando um nêutron e um pósitron, que detectou 3 eventos a cada hora, sendo calculado para isso um fluxo de neutrinos necessário de 5 x 10 ¹³ partículas por centímetro quadrado (os cálculos mostram que os neutrinos podem atravessar 1000 anos luz de chumbo ). Muitos outros experimentos foram feitos, descobrindo a existência de outros tipos de neutrinos, pois tinham interações específicas, neutrinos eletrônicos e os muônicos e suas respectivas antipartículas. Algumas reações são:

n --> p⁺ + e ^- + anti-n (eletrônico )

p ^- --> m ^- + anti-n (muonico)

p ⁺ --> m ⁺ + n (muonico)

m ^- --> e ^- + n (eletrônico) + anti-n (muonico)

m ⁺ --> e ⁺ + n (muonico) + anti-n (eletrônico)

        Outro rebuliço foi causado para se explicar porque não se observava o decaimento de um muon negativo em um elétron mais um fóton. Isto foi explicado resgatando uma atribuição feita por Richard Feynman, em que sugeria a conservação dos tipos muonicos, assim alem da conservação de carga e momento aplicada a este decaimento, deveria existir a conservação da espécie de neutrino, eletrônico e muonico.

        Foram descobertas apos o estudo de uma fotografia que mostra uma partícula neutra desintegrando-se em um pion positivo e outro negativo ( K ⁰ --> p ⁺ + p ^- ). Rochester e Butler publicaram esta fotografia em dezembro de 1947. Esta partícula neutra surgiu após o bombardeamento de uma placa de chumbo de 3 cm de espessura, em uma câmara de bolhas, por partículas cósmicas, e foi denominada de Kaon (neutro), K ⁰ , tendo duas vezes a massa de um pion. Muitas outras partículas foram descobertas em fenômenos similares, e devido a surpresa tida em se descobrir um grande numero de novos bárion pesados e mésons, e a um comportamento de formação e desintegração diferenciado, estas partículas foram denominadas de "estranhas". Em 1952 foi construído o primeiro acelerador moderno de partículas, o Brookhaven Cosmotron, que aumentou a velocidade de descobrimento destas partículas. (Willis Lamb, Premio Nobel de 1955 disse brincando que iria cobrar 10 000 dólares como punição por cada partícula descoberta). Como principal característica estas partículas eram formadas em cerca de 10 ^–23 seg e decaiam em cerca de 10 ^–10 seg., assim Pais e outros sugeriram que o mecanismo de formação era diferenciado do de decaimento. Na formação ocorria a ação da força forte e no decaimento da força fraca. Estas partículas também possuíam uma característica denominada estranheza, S, e que deveria ser conservada nos processos de formação, mas não no decaimento. Algumas reações são:

(p ^- + p ⁺ --> K ⁺ + S ^– ) ou (K ⁰ + S ⁰ ) ou (K ⁰ + L) , onde S é conservado

(L --> p ⁺ + S ^- ) e ( S ⁺ --> p ⁺ + p ⁰ ) ou ( n + p ⁺ ) , onde não há a conservação de S

Os S  e os L possuem S = +1, e o K ⁺ e K ⁰ possuem S = -1. As partículas livres de estranheza, e, p, n... possuem S = 0.

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