Modelo de quark para o neutron. O nêutron é uma partícula com carga elétrica igual a zero....

Modelo de quark para o neutron. O nêutron é uma partícula com carga elétrica igual a zero. Contudo, ele possui um momento magnético diferente de zero, cujo componente z é igual a 9,66 × 10-27 A · m2. Esse momento pode ser explicado pela estrutura interna do nêutron. Diversas evidências indicam que o nêutron é composto de três partículas fundamentais, chamadas quarks: um quark “up” (w), com carga 2e/3, e dois quarks “down” (d), cada um com uma carga -e/3. A combinação dessas três cargas produz uma carga total  Caso os quarks estejam em movimento, eles produzem um movimento magnético diferente de zero. Com um modelo muito simples, suponha que o quark u se mova em uma órbita circular em sentido anti-horário e que os dois quarks d se movam no sentido horário, todos os quarks se movendo com o mesmo módulo da velocidade v ao longo das circunferências de mesmo raio r (Figura P27.76). (a) Obtenha a corrente elétrica produzida pela circulação do quark u. (b) Determine o módulo do momento magnético oriundo da circulação do quark u. (c) Determine o módulo do momento magnético do sistema constituído pelos três quarks. (Tome cuidado c use os sentidos corretos para os momentos magnéticos.) (d) Com que velocidade v os quarks devem se mover para reproduzir o valor do momento magnético do nêutron? Use o valor r = 1,20 × 10-15 m (o raio do nêutron) para o raio das órbitas.

Figura P27.76