Teoria Cinética,
Termodinâmica
Boltzmann
Maxwell
Electromagnetismo
Partículas
e-
Movimento
Browniano
1900
1905
Núcleo
1930
n
e+
Acelerador
Radioactividade
Fotão
Relatividade
Restrita
Geiger
Dirac
Antimatéria
μ-
Raios
Cósmicos
Decaimento
Beta (Fermi) Yukawa
Troca
π
Relatividade
Geral
Nuvens
Galáxias; Expansão
do Universo
Ciclotrão
Matéria Escura
Fusão Nuclear
π
1950
τ-
1960
νe
p-
νμ
1970
1980
Detector
Forte
Mecânica Quântia
Onda/Corpúsculo
Fermiões / Bosões
p+
1920
1975
Tecnologias
Átomo
1910
1940
Fraco
Newton
Universo
Interacções
Electromagnético
1895
Mecânica
τντ
QED
Zoo
Partículas
u
d
Nucleosíntese
no Big Bang
Bosões W
Radiação Cósmica de
Fundo (Micro-ondas)
Higgs
s
Unificação E-F
c
MODELO PADRÃO
b
8
1990
Sincrotrão
Violação
P, C, CP
GUT
9
SUSY
Supercordas
Wire chamber
Online computers
Colisão p+p-
Inflação (?)
Detectores
Modernos
Z
3 famílias
Colisão e+eArrefecimento
Côr
QCD
g
W
10
Bubble
Anisotropias RCF
(COBE, WMAP)
WWW
t
2000
2010
Energia Escura (?)
massa ν
GRID
Leptões
SLAC (Martin Perl)
PARTÍCULAS
1975
Descoberta do Tau (massa = 3500 me)
e-
µ-
-
νe
νμ
νt
u
c
t?
d
s
b?
Prémio Nobel 1995
Então e no sector
dos quarks?
Diário do Martin Perl
Quarks
PARTÍCULAS
1977
Descoberta do Quark ‘Bottom’ (Fermilab)
u
c
t
e-
µ-
-
d
s
b
νe
νμ
νt
Quarks
Leptons
Em 1977 os físicos descobriram no Fermilab a partícula Upsilon = mesão com quark b e antiquark b.
O quark b tem carga -1/3 e uma massa aproximada de 4,5 GeV.
Quarks
PARTÍCULAS
Descoberta do Quark ‘Top’ (Fermilab)
1995
u
c
t
d
s
b
Quarks
Neutrinos
PARTÍCULAS
1956
A História dos Neutrinos
Descoberta do neutrino do electrão
Reactores Nucleares são uma grande fonte de anti-neutrinos
Fred Reines
Coincidência dos sinais de captura do n e aniquilação positrão
PARTÍCULAS
Neutrinos
Neutrino do “Muão”
Existem 2 tipos de neutrinos: tipo electrão e tipo muão
Jack Steinberger, 1962
Jack Steinberger, HST 2002
Os neutrinos têm massa? Podem oscilar ?
1962
Neutrinos
PARTÍCULAS
Descoberta do neutrino do tau
DONUT collaboration (Fermilab)
2000
Então, quantos tipos há?!
O MODELO PADRÃO (2006)
Peter Higgs
Mecanismo de Higgs
Como é que as partículas ganham massa?
1 TeV
100 GeV
1 GeV
Limites (95%)
1 MeV
0.01 eV
9
LARGE HADRON COLLIDER
LHC STARTUP IN 2008
new answers !
Colisões em LHC
25
ns
Event rate in ATLAS :
N = L x  (pp)  109 interactions/s
Mostly soft ( low pT ) events
Interesting hard (high-pT ) events are rare
Universo
O Cosmos no LHC
• As condições do Universo logo após o
Big-Bang serão recreadas no LHC.
13.7
History of Our Universe
?
L
H
C
H
O
J
E
O Mistério da
Matéria Escura
velocidade das estrelas (v)
raio r
©A.De Angelis
Gravidade:
G M(r)/r2 = v2/r
Massa interior:
M(r) = v2 r / G
Maior fracção de massa não brilha! O que é?!
© CHANDRA X-RAY OBSERVATORY
Matéria Escura na Colisão de Galáxias
Matéria Escura
(Reconstruída)
Matéria
Normal
Matéria Escura
(Reconstruída)
Matéria Escura também aqui na
nossa Galáxia!
© COBE
Milky Way
Velocity
M100  Milky Way
v
Distance
©Anglo-Australian Observatory
• Espalhada pela galáxia, não agrupada!
• Nenhuma forma
de
matéria
conhecida!
r (kpc)
O Mistério da Energia Escura
Cientistas estudaram supernovas distantes para
estimar a variação da expansão do Universo.
Esperavam que a taxa de expansão deveria diminuir
desde o tempo do Big Bang.
Oops…NÃO está diminuindo!
• A Expansão do
Universo está
acelerando!
fainter
• Algo se sobrepõe
à gravidade!
• Cientistas chamam-lhe ‘Energia Escura’
fainter
Evidência para EE!
Densidade
Não-Matéria
.vs.
Densidade
Matéria
s/ efeito
fainter
Luminos. diminui
E mais recentemente:
A Radiação Cósmica de Fundo do Universo
Verificação Independente!
Fotografia bebé do Universo
(380 000 anos de idade)
?
380000
©WMAP
13.7
A Expansão do
Universo está Acelerando!
Universo
Estudo da Radiação Cósmica de Fundo (COBE)
(Prémio Nobel 2006)
T= 2.7 K
Penzias & Wilson,
Prémio Nobel 1965
T= 3.3 mK
(depois da subtracção do fundo comum)
 T= 18 µK
(depois de corrigido para o mov. Terra)
Universo
A mais precisa observação hoje (WMAP)
COBE
(7 degree resolution)
WMAP
(0.25 degree resolution)
Então, de que é feito o Universo?!
??!
?
Como poderá LHC ajudar?
• Bosão de Higgs ? Se existir deve
permear o U.
• Encontrar Supersimmetria, se existir: o melhor
candidato para a Matéria Escura será a partícula
supersimétrica mais leve, estável e produzida em
grande quantidades no Big Bang
• Encontrando Weakly Interactive Massive Particles,
que se existirem em grandes quantidades = Mat.Esc.
• Encontrando para dimensões extra (>=5D), etc!
Conclusões
Partículas Elementares
A Origem da massa
Espectro de massas, famílias
Massa dos neutrinos
Massa e simetria de gauge
Mecanismo de Higgs
A Unificação das Interacções
Grande unificação
Decaimento do protão
Supersimetria
Gravitação e supercordas
Violação de CP
Cosmologia
A Expansão do Universo
Big-Bang
Nucleosíntese primordial
Radiação Cósmica de Fundo
Inflação ? Teorias VSL ?
Homogeneidade
1
Matéria Escura/Energia escura
Buracos Negros
Assimetria matériaantimatéria
Obrigado pela vossa atenção!