European Particle Physics
Outreach Group
Masterclass 2009
Marcia Begalli & Vitor Oguri
LISHEP 2009, Sessão A, 15/01/09
Masterclass
O Masterclass é um evento promovido pelo CERN
para alunos de 2o grau e iniciantes do curso de
graduação, ou seja, em sua maioria adolescentes,
bem como para seus professores.
Dias especiais são dedicados aos
Professores de Física.
Masterclass
Consiste em explicar aos interessados a Física de Altas Energias,
de forma introdutória, levando-os a analisar eventos reais registrados
por 2 experimentos realizados no CERN, DELPHI e OPAL.
Esses experimentos tomaram dados no período entre 1989 e 2000,
resultantes de colisões elétron-pósitron.
São dois dos quatro experimentos que operavam no acelerador LEP,
o acelerador de elétrons e pósitrons que estava no túnel onde hoje
se localiza o LHC.
DELPHI e OPAL ainda são experimentos ativos, apesar de não haver
mais a tomada de dados, a análise dos dados obtidos e a publicação
dos resultados ainda continua.
Masterclass
O LEP (Large Electron Positron)
É o mesmo túnel onde hoje está o LHC
Esquema da posição dos 4
experimentos no LEP:
ALEPH, DELPHI, L3, OPAL
Um breve histórico
No início dos anos 90, Erik Johanson, da universidade de Estocolmo,
desenvolveu o Hands on CERN, um curso para a graduação em Física onde os
alunos analisavam os eventos do DELPHI.
Há 8 (10) anos o Reino Unido iniciou atividades envolvendo Física de Altas
Energias para alunos do último ano do 20 grau e seus professores, chamadas
de UK Masterclasses.
Desde 2005, o Ano Internacional da Física, o Masterclass tornou-se um
evento de toda a Comunidade Européia sob a coordenação do EPPOG.
EPPOG (European Particle Physics Outreach Group) é o grupo criado para a
divulgação de Física de Altas Energias nos países membros do CERN.
Desde 2008 o Brasil faz parte desse evento, com as participações da UERJ,
no Rio de Janeiro, e do SPRACE, em São Paulo.
Atualmente, 22 países participam do Masterclass.
Organização das Atividades
No CERN : 1 dia inteiro de colóquios e atividade experimental
Oferece almoço e “coffee breaks”.
Ao final do dia, reunião com outros institutos participantes,
de diversos países.
Em São Paulo : meio-dia + meio-dia de atividades (colóquios e
experimental) devido ao fuso horário em relação ao CERN.
No Rio : reuniões semanais, duração de tempo livre.
reunião com o CERN e os outros institutos usando
video-conferencia no dia estabelecido.
Atividades
Palestras introdutórias sobre Física das Partículas Elementares.
Perguntas, discussões e dúvidas  antes, durante, depois, sempre.
Internet  indispensável.
Palestras sobre os dados a serem utilizados,
bem como sobre o experimento onde foram obtidos.
Análise dos eventos e discussão dos resultados obtidos.
Organização
O elemento principal do Masterclass é a reunião com video-conferência
envolvendo o CERN e outros institutos participantes. Dado o grande
número de universidades envolvidas, tal atividade é desenvolvida em
vários dias, neste ano será no período 16.03.09-03.04.09.
O número de institutos participantes por dia varia entre 5 e 80, que
é o máximo de conecções que o EVO (programa utilizado para
video-conferência) suporta.
Este ano, a UERJ participará desta reunião no dia 31 de março.
São Paulo participará no dia 19 de março.
Essa reunião pode ser conjunta, alunos e professores, ou pode-se
requisitar um dia especial para os professores.
Organização
Ao final da reunião, cada grupo decide qual foi o melhor
participante, que recebe um prêmio do CERN.
Premiados UERJ, 2008 : Marília Ramos (aluna)
Rafael A. B. Oneto (professor)
Para todos os participantes é dado um CD onde constam todo o
Conteúdo de todas as páginas na internet relativas ao Masterclass.
Esse CD é produzido pelo CERN.
A Internet
Toda informação sobre o Masterclass pode ser encontrada
na internet.
http://www.physicsmasterclasses.org/mc.htm
Várias informações sobre Física de Altas Energias podem
ser encontradas nos links das páginas do Masterclass.
Dado o carácter internacional do evento, essas informações
são dadas em várias linguas.
Não é necessário saber inglês para participar
do Masterclass !
O experimento
http://www.cern.ch/Delphi
DELPHI
Delphi é um experimento multipropósito, ou seja, foi construído
para estudar vários tópicos em Física de Altas Energias.
Opal também. Na verdade, os 4 experimentos do LEP tinham essa
característica, diferenciando-se nas técnicas utilizadas para a
detecção dos eventos.
Por que o experimento DELPHI?
A UERJ é uma das instituições participantes do DELPHI.
M. Begalli (UERJ), L. M. Mundim (UERJ) e M. E. Pol (CBPF)
ainda fazem parte do experimento.
DELPHI
Tópicos que podem ser estudados no Masterclass:
Z0, Z0 + WW, Z0 + alpha_s, Z0 + LHC
Escolhemos Z0.
Os outros tópicos podem ser desenvolvidos ao longo do ano
e discutidos na video-conferência do ano seguinte, se assim
se desejar.
O Masterclass é uma atividade que pode
ser desenvolvida durante o ano todo dentro
de cada instituição.
O que é o Z0?
Do conhecimento
que temos
atualmente, a
matéria é formada
por átomos, que
possuem um núcleo
(formado por
prótons e neutrons)
rodeado por
elétrons. Esses
prótons e neutrons
são, por sua vez,
formados por
quarks.
O que é o Z0?
Existem 6 quarks e 6 léptons,
organizados em 3 famílias cada.
Léptons podem ter carga elétrica
ou serem neutros (neutrinos).
Quarks possuem carga elétrica
fracionária.
A interação entre quarks, entre
léptons e entre quarks e léptons
se dá através de mediadores.
O Z0 é um desses mediadores,
neutro eletricamente. Outro
mediador é o W, que possui carga
elétrica, e participa do mesmo
tipo de interações que o Z0.
Bósons Intermediários: Z0 e W
Um dos primeiros eventos onde foi detectado um bóson intermediário,
neste caso o W. Experimento UA1, CERN.
Bósons Intermediários: Z0 e W
Mesmo evento que o
anterior, agora
tratado com software
específico, mostrando
agora a quantidade de
energia depositada no
detector.
Bósons Intermediários: Z0 e W
Z0:s e W:s são produzidos nas colisões elétron-pósitron, vivem muito pouco
e decaem em outras partículas.
Z0:s e W:s também podem ser produzidos em colisões próton-antipróton ou
próton-próton, desde que haja energia suficiente para tal.
Z0:s sempre decaem em um par partícula-antipartícula (e+ e-, q-qbar, etc…)
W:s decaem no par que forma uma mesma família.
Todos os eventos analizados foram registrados
em colisões e+ e- com energia de centro de
massa de 91,2 GeV, a massa do Z0.
e+ e- --> e+ er0039265e0004754, barrel
e+ e- --> Mu+ Mur0026154e0001417, barrel
e+ e- --> Tau+ Taur0046448e0000596, Mu- vs e+
e+ e- --> Tau+ Taur0023438e0000581, Mu- vs (3Pi Pi0)
e+ e- --> q qbar, 2 jatos
r0039265e0004479, com V0
•
•e+ e- --> q-qbar
•r0026154e0000567, 3 jatos
e+ e- --> q-qbar
r0026154e0002327, mais de 3 jatos, eventos com muitas partículas
Os eventos que serão analisados podem ser encontrados em:
http://www.physicsmasterclasses.org/physics/physics_hoc.htm
2 bósons Z0
produzidos no
mesmo evento.
ECM 206,8 GeV
Influência
Algumas pinturas inspiradas pelo aprendizado em Física de Partículas
Imagens podem ser encontradas no site:
http://www.dkimages.com/discover/Home/Science/Astronomy-andSpace-Science/The-Universe/Big-Bang/General/index.html
Particle Soup. By Luciano Corbella (c) Dorling Kindersley
An artwork array of, Gluons, Neutrino, X boson, Higgs boson, Photon, Particle, Graviton,
Quark, WIMPs, Leptons, W and Z bosons, Magnetic monpole, Cosmic string and Primordial
black hole.
An artists impression of the big bang. By Julie Anderson (c) Dorling Kindersley
Conclusão
O Materclass é uma atividade em movimento, não se resume somente
à renião agendada anualmente com o CERN.
Seu formato se adapta a cada grupo de alunos, professores e
interessados em geral.
Existe muito trabalho a ser desenvolvido, seja nas traduções para o
português, seja no desenvolvimento de material de divulgação, seja
na proposta de novas atividades.
TODOS são muito bem vindos!
escreva para: [email protected]
[email protected]