Física Moderna
Do Átomo ao LHC
Isaac Newton
“ A natureza e suas leis ocultavam-se nas
Trevas, Deus disse “ Que Newton se faça”, e
fez-se a Luz.”
Alexander Pope
Max Karl Ernest Ludwig Planck
“ É como uma pessoa pudesse tomar ou uma garrafa de
cerveja ou cerveja nenhuma, mas fosse impedida por
uma lei da natureza de tomar qualquer quantidade de
cerveja entre zero e uma garrafa.”
George Gamow sobre física quântica
http://www.fisicanimada.net.br/?q=fisica_mode
rna/blackbody_nav
Albert Einstein
“ Deus não joga dados com o universo”
Albert Einstein
http://www.fisicanimada.net.br/?q=fisica
_moderna/photoelectric
Ernest Rutherford
“Foi a coisa mais incrível que aconteceu em toda a
minha vida. Era tão incrível como se você disparasse
um projétil de 15 polegadas contra um pedaço de papel
e o projétil ricocheteasse de volta”
Ernest Rutherford
http://www.youtube.com/watch?feature=player
_detailpage&v=ocJctcoYmXI
Niels Henrik David Bohr
“ Todas as minhas tentativas de adaptar o fundamento teórico da física a
esse conhecimento fracassaram por completo. Era como se tivessem
arrancado o chão sob os pés de uma pessoa, sem nenhuma base firme
sobre o qual se pudesse ter construído.”
Albert Einstein, com relação às implicações da Física Quântica
http://www.fisicanimada.net.br/?q=quantica/bo
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Física de Partículas
Forças Fundamentais
-Força Gravitacional
-Força Eletromagnética
-Força Nuclear Forte
-Força Nuclear Fraca
Força Gravitacional
Força Eletromagnética
A força eletromagnética é a força que se
manifesta entre partículas eletrizadas, englobando
as forças elétrica e magnética.
• Responsável pela ligação
entre o elétron e o núcleo
atômico
• Sua intensidade é cerca
de 100 vezes menor que a
força nuclear forte.
Força Nuclear Forte
• A Força forte é a que mantém a coesão do
núcleo atômico garantindo a união dos QUARKS
para formarem os PRÓTONS E NÊUTRONS.
• Sua intensidade é da ordem de 1038 vezes maior
que a força gravitacional.
• Sua ação só se manifesta para distâncias
menores que 10-15m (1 Fermi), ou seja,
dimensões inferiores a do núcleo atômico.
• A Força Nuclear Forte também pode ser
chamada de força hadrônica, ela só se
manifesta entre os hádrons
• Os hádrons formam um grupo de partículas
em que fazem parte os prótons e os nêutrons
Observação:
• Força Nuclear Forte não atua nos
elétrons, eles estão fora do seu raio de
ação.
Força Nuclear Fraca
• Essa força é responsável pela emissão de
elétrons por parte dos núcleos de algumas
substâncias radioativas.
• Esse processo também é conhecido como
Decaimento Beta
Força Nuclear Fraca
• Atua entre os Léptons e os hádrons
Léptons:
• Grupo de partículas na qual faz parte os
elétrons
• A intensidade da força nuclear fraca é da ordem
de 1025 vezes maior que a força gravitacional.
Antipartículas
• Carl David Anderson, Americano (1905...1991)
• Detectou em 1932 a existência de uma
partícula idêntica ao elétron.
• Essa partícula apresentava a mesma massa,
porém carga elétrica positiva.
• Essa partícula foi denominada antielétron,
mais tarde ela foi chamada de pósitron.
Aniquilação de Pares
• Acontece quando ocorre a interação entre a
partícula e sua antipartícula
Exemplo:
• Elétron ( e- )
e+ +
e-
e
Pósitron ( e+ )
2g Nesse encontro ocorre a
emissão de 2 fótons de
radiação gama, fótons de
alta energia.
Antimatéria
Câmara de bolhas
• Foi o detector de partículas
usado de 1953 até os anos 70.
• Partículas carregadas são atiradas
em um líquido aquecido acima de
seu ponto de ebulição.
• As partículas deixam para trás
um rastro constituído de
bolhas.
• Assim é fácil achar a trajetória
das partículas e descobrir coisas
importantes como sua carga e sua
massa.
Medindo as Cargas
Trajetórias
Os sinais das partículas carregadas podem
facilmente ser determinados já que elas se curvam
para direções opostas.
Aceleradores de Partículas
• Descobertas: antipróton e antinêutron
• As antipartículas constituem o que chamamos
de antimatéria.
Partículas Fundamentais da Matéria
• Até o momento consideradas indivisíveis.
Partículas Fundamentais
Fótons
Léptons
Hádrons
Mésons
Bárions
Léptons
Elétron, neutrino, múon, tau e suas antipartículas
Hádrons
Mésons
• Um tipo de méson, o  ou píon, foi
descoberto por um físico brasileiro,
chamado de Cesar Lattes, em 1947,
nascido em Curitiba.
Bárions
• Próton, Nêutron, Lambda, Sigma, Omega e
suas antipartículas são chamadas de bárions
LHC – Grande Colisor de Hádrons
LHC – Grande Colisor de Hádrons
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Possui um túnel de 27 km de extensão que era usado no
Grande Colisor de Elétrons e Pósitrons (LEP). Ao invés
de colidir pósitrons e elétrons, a colisão agora será entre
prótons. A energia total de colisão entre dois prótons será
da ordem de 14 TeV, com essa energia espera-se
observar traços do Bóson de Higgs, se estes
efetivamente existirem.
LHC – Grande Colisor de Hádrons
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Um dos principais objetivos do LHC é tentar explicar a
origem da massa das partículas elementares, entre
muitas outras coisas. Uma dessas experiências envolve a
partícula bóson de Higgs
Se a teoria de campos de Higg estiver correta, ela será
descoberta pelo LHC. Procura-se também a existência da
supersimetria.
Experiências que investigam a massa e a interação do
gráviton também serão realizadas.
Essas experiências irão envolver aproximadamente 2 mil
físicos de 35 países.
As experiências por meio do LHC devem permitir
descobrir várias partículas dotadas de cargas e energia e
exercendo as mesmas interações que as partículas do já
conhecido Modelo Padrão.
LHC – Grande Colisor de Hádrons
LHC – The Large Hadron Collider