612 (UFLA-MG) No modelo atômico atual, o nêutron tem a composição ( u, d, d ), no qual ( u ) representa o quark up e (d) representa o quark down. O quark up (u) tem carga elétrica positiva e igual a \frac{2}{3} do valor da carga elétrica do elétron, em módulo. A alternativa que apresenta corretamente a carga elétrica do quark down (d) é:
a) Carga positiva e igual a \frac{1}{3} do valor da carga elétrica do elétron.
b) Carga positiva e igual a \frac{2}{3} do valor da carga elétrica do elétron.
c) Carga negativa e igual a \frac{1}{3} do valor da carga elétrica do elétron.
d) Carga negativa e igual a \frac{2}{3} do valor da carga elétrica do elétron.
e) Carga nula.

Passo 1

O enunciado diz que o nêutron é formado por um quark up (u) e dois quarks down (d). Sabemos que a carga do quark up é positiva e vale \tfrac{2}{3} do módulo da carga do elétron. Precisamos achar a carga do quark down, sabendo que o nêutron é eletricamente neutro (soma das cargas igual a zero).

Passo 2

Seja q_d a carga do quark down em unidade do módulo da carga do elétron. A soma das cargas dos constituintes do nêutron é
\underbrace{\tfrac{2}{3}}_{\text{up}} + 2\bigl(q_d\bigr) = 0.
Isso porque há um quark up e dois quarks down, e a neutralidade exige soma zero.

Passo 3

Resolvendo para q_d:
\tfrac{2}{3} + 2q_d = 0 \quad\Longrightarrow\quad 2q_d = -\tfrac{2}{3} \quad\Longrightarrow\quad q_d = -\tfrac{1}{3}.
Logo, o quark down tem carga negativa e igual a \tfrac{1}{3} do valor da carga do elétron.

Resposta

c) Carga negativa e igual a \tfrac{1}{3} do valor da carga elétrica do elétron.

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