Os aceleradores e
detectores de partículas
Raios Cósmicos
Origem  raios altamente energéticos proveniente do
cosmos que atinge a atmosfera terrestre.
Descobertos em 1912  Viktor Hess
Experiências com eletroscópio em altitudes elevadas.
Problemas com os raios cósmicos:
Partículas com alta energia
controlado.
(3 x 1020 eV)  difícil de ser
Necessidade de criar novos maneiras de controlar as energias
das partículas  aceleradores de partículas (1012 eV).
www.lip.pt/experiments/trc/opsao/oqsao3.html.
Aceleradores
Primeiros aceleradores  início da década de 40
Vantagem: fácil controle das partículas
Problema: baixa energia
Partículas com baixa energia  difícil reprodução de
eventos com os raios cósmicos.
Funcionamento
Aceleração  diferença de potencial (V)
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+
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+
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Aceleração  depende da diferença de potencial (V)

Funcionamento
Trajetória  campo magnético (B) e velocidade (v)
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Trajetória  depende da velocidade (v) da partícula e
do campo magnético (B)
Acelerador do Fermilab - EUA
Descobriu o quark top
Energia  2,36 TeV
Acelerador de Brookhaven EUAEnergia  10 TeV
Investiga quarks e gluons
Acelerador do CERN
Raio = 27 Km.
Energia  14 TeV
Detectores de partículas
Câmara de nuvens (1912)  estudo da radioatividade
Vapor de água é confinado numa câmara fechada até o
ponto de saturação. A seguir a pressão é diminuída,
produzindo-se ar num estado supersaturado. A
passagem de uma partícula carregada condensa essa
massa de ar em gotículas diminutas de vapor, deixando
assim, os vestígios da partícula que passou.
Câmaras de bolhas (1952)  líquido superaquecido
(próximo do ponto de ebulição)
Quando as partículas carregadas passam por um
líquido, os átomos do líquido ionizam-se, produzindo
bolhas exatamente como o processo de ebulição. As
bolhas demarcam o trajeto das partículas.
líquido  hidrogênio (p.f.  -247 oC) ou deutério
Detectores modernos
ALICE  estudar o plasma de quarks
ATLAS  maior de todos - tamanho de um prédio de 5
andares
estudará o percurso e a energia das partículas
CMS (compact Muon Solenoid)
 Também estudará o percurso e a energia das partículas
 15 m de diâmetro
 Irá produzir um campo magnético 105 vezes maior do que o da Terra
LHCb (Large Hadron Collider beauty)


Instrumento mais sensível construído pelo homem
Estudará a diferença entre matéria e antimatéria
Calorímetro  camadas mais externas dos detectores
Equipamentos medidores da energia, em termos de calor, das
partículas. Ponto final do percurso da maioria das partículas.