Introdução ao Modelo Padrão
(Standard Model)
Augusto Barroso
1
Programa
• Os Constituintes Elementares
– Leptons & Quarks
• As Interacções
– Forte, Electromagnética, Fraca & Gravítica
• As Simetrias Discretas
– Paridade, Conjugação de Carga e Inversão do
Tempo
• Os Princípios Gerais
– Teoria Quântica do Campo
3
A corrida para o infinitamente pequeno
Células
Moléculas
Átomos
Electrões
Núcleo
Vida
Neutrinos
TRÊS FAMÍLIAS!
Porquê...?
Quarks
ued
Protões e
neutrões
4
Da Molécula aos Quarks
Moléculas
H2 ----- DNA
Átomos
H ----- U
Núcleos
H ----- U
Nucleões
protão e neutrão
Quarks
u R u B uY
d R d B dY
“TAMANHO”
ENERGIA DE
SEPARAÇÃO
(1 a 100)x10-9 m
Alguns eV
(1 a 10)x10-10 m
( 10 a 1000) eV
(1 a 10)x10-15 m
(2 a 10)x106 eV
0,8x10-15 m
Infinita
Pontuais
Sem constituintes
As Interacções Fundamentais
Interacção Alcance Intensidade Quanta
Gravítica
Fraca
Infinito
Forte
-2
 10-18 m 10 GeV
 10-15 m
Spin
0
2
W+ WZ
81 GeV
92 GeV
1
Fotão
0
1
8 Gluões
0
1
10-39 GeV-2 Gravitão
-5
Electromagnética Infinito
Massa
10-2
1
Os Constituintes Básicos
• Da Matéria
– Quarks
• up
• down
– Leptões
• Electrão
• Neutrino
• Das Interacções
– Electromagnética: Fotão
– Fraca: W+ W- Z
– Forte: 8 gluões
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O que é um ELECTRÃO?
• Massa
9 x 10-31 kg = 511 keV/c2
• Carga
- 1,6 x 10-19 C
• Spin
1/2 x 6,6 x 10-22 MeV s
• Momento Magnético
5,8 x 10-11 MeV T-1
8
Leptões e Quarks
1ª Família
e
Carga
Eléctrica
0
e
-1
Nome
uR
uB
uY
dR
dB
dY
Spin
Massa
Cor
 1 eV
Não tem
511 keV
Não tem
4 MeV
Vermelho
Azul
Amarelo
7 MeV
Vermelho
Azul
Amarelo
1/2
2/3
1/2
- 1/3
Leptões e Quarks
2ª Família
Nome


cR
cB
cY
sR
sB
sY
Carga
Eléctrica
0
-1
Spin
1/2
2/3
Massa
Cor
 0,3 MeV
Não tem
107 MeV
Não tem
1,5 GeV
Vermelho
Azul
Amarelo
0,2 GeV
Vermelho
Azul
Amarelo
1/2
- 1/3
Leptões e Quarks
3ª Família
Nome


tR
tB
tY
bR
bB
bY
Carga
Eléctrica
0
-1
Spin
1/2
2/3
Massa
Cor
 35 MeV
Não tem
1,78 GeV
Não tem
175 GeV
Vermelho
Azul
Amarelo
4,7 GeV
Vermelho
Azul
Amarelo
1/2
- 1/3
Os leptões não têm interacção
Forte
Os quarks formam estados
ligados devido à int. Forte
• Contudo, devido à
interacção electromagnética
podem formar estados
ligados.
 
• Exemplo:
• Os estados ligados são de
dois tipos:
e
• Positrónio
qq
– Mesões
 (ud )

– Bariões
qqq
p(uud )
n(udd )
12
Estabilidade da matéria
• O Protão e o Electrão são estáveis
• Os Mesões e os Leptões carregados das outras
famílias decaem em virtude da interacção
fraca
     
   e e 
• Os Bariões mais pesados também decaem por
meio da Interacção fraca
n  pe  e

  n


13
•
•
•
•
And the spirit of God moved
upon the face of the waters.
And God said. Let there be light:
And there was light
• Joseph Haydn, “the Creation”
• Faça-se a Interacção Fraca !
pp  de  e

Quase 3 % da energia produzida no Sol corresponde aos neutrinos.
Chegam à Terra 40 mil milhões de neutrinos por cm2 e por segundo.
14
Unidades
e
2
1



4 0hc
137
• Fazemos c  1
• Fazemos h  1
t    x  L
 E   px   m
 E   t 1   L1
15
FIM
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