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ASTRO-COSMO- PARTÍCULAS Vicente Pleitez IFT-UNESP2004.

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Apresentação em tema: "ASTRO-COSMO- PARTÍCULAS Vicente Pleitez IFT-UNESP2004."— Transcrição da apresentação:

1 ASTRO-COSMO- PARTÍCULAS Vicente Pleitez IFT-UNESP2004

2 PLANO AS 4 FORÇAS DA NATURAEZA AS 4 FORÇAS DA NATURAEZA NEUTRINOS SOLARES E ATMOSFÉRICOS NEUTRINOS SOLARES E ATMOSFÉRICOS MATÉRIA ESCURA: LIPs, AXIONS E NEUTRALINOS MATÉRIA ESCURA: LIPs, AXIONS E NEUTRALINOS ASSIMETRIA MATÉRIA – ANTIMATÉRIA ASSIMETRIA MATÉRIA – ANTIMATÉRIA A COSTANTE COSMOLÓGICA A COSTANTE COSMOLÓGICA

3 CONHECER QUE FORÇAS PODEN MANTER ESTE MUNDO UNIDO FAUSTO

4 I - AS 4 FORÇAS DA NATUREZA

5 PLANO -I INTRODUÇÃO À FÍSICA DE PARTÍCULAS ELEMENTARES INTRODUÇÃO À FÍSICA DE PARTÍCULAS ELEMENTARES CLASSIFICAÇÃO DAS PARTÍCULAS ELEMENTARES CLASSIFICAÇÃO DAS PARTÍCULAS ELEMENTARES SIMETRIAS E LEIS DE CONSERVAÇÃO SIMETRIAS E LEIS DE CONSERVAÇÃO AS QUATRO INTERAÇÕES DA NATUREZA AS QUATRO INTERAÇÕES DA NATUREZA A INTERAÇÃO GRAVITACIONAL A INTERAÇÃO GRAVITACIONAL A INTERAÇÃO ELETROMAGNÉTICA A INTERAÇÃO ELETROMAGNÉTICA A INTERAÇÃO FRACA: O MODELO ELETROFRACO A INTERAÇÃO FRACA: O MODELO ELETROFRACO A INTERAÇÃO FORTE: QCD A INTERAÇÃO FORTE: QCD TEORIAS DE GRANDE UNIFICAÇÃO E ALÉM TEORIAS DE GRANDE UNIFICAÇÃO E ALÉM FPE: 100 ANOS DE DESCOBERTAS FPE: 100 ANOS DE DESCOBERTAS

6 INTRODUÇÃO À FPE A teoria da relatividade especial e a mecânica quântica A teoria da relatividade especial e a mecânica quântica As leis do mundo atômico, nuclear e sub- nuclear As leis do mundo atômico, nuclear e sub- nuclear Metodologia da física de partículas elementares Metodologia da física de partículas elementares Campos fundamentais Campos fundamentais

7 A TEORIA DA RELATIVIDADE ESPECIAL Em 1905 Albert Einstein propôs a TEORIA DA RELATIVIDADE ESPECIAL (TRE) … A podemos resumir assim:

8 L=L 0 -1 T=T 0 E 0 =mc 2

9 A TRE... Velocidades perto da velocidade da luz Velocidades perto da velocidade da luz Medições de tempo muito precisas: GPS, relógios atômicos, aceleradores, FPE,... Medições de tempo muito precisas: GPS, relógios atômicos, aceleradores, FPE,... É MESMO UMA TEORIA MUITO BEM TESTADA ! É MESMO UMA TEORIA MUITO BEM TESTADA !

10 A MECÂNICA QUÂNTICA Em 1900 Max Planck deu início à construção das leis da física quântica podemos resumi-la assim:

11 Planck resolveu o chamado PROBLEMA DO CORPO NEGRO resumido na figura E=h h= (26)x MeV.s

12 Depois de mais de duas décadas de pesquisa teórica e experimental, ficou claro que as leis físicas do mundo atômico são diferentes das leis dos corpos macroscópicos. Essas leis constituem a MECÂNICA QUÂNTICA. Podemos resumi-las nas chamadas RELAÇÕES DE INCERTEZA de Heisenberg: Conseqüência: todos os corpos materiais têm propriedades ondulatórias [x,p x ]=i(2 ) -1 h

13 No Sec. XIX Partículas Radiação (ondas) Partículas Radiação (ondas) Partículas: Leis de Newton Partículas: Leis de Newton Radiação: teoria eletromagnética, equações de Maxwell Radiação: teoria eletromagnética, equações de Maxwell

14 p=h De Broglie (1923): Broglie =h/mv

15 O fenômeno de difração e interferência ocorre com ondas de luz (esquerda) ou com elétrons (direita). Dessa forma MATÉRIA E RADIAÇÃO são tratadas da mesma maneira

16 Um dos resultados das leis da mecânica quântica foi a explicação da Tabela periódica dos elementos químicos

17 Ou novos materiais plásticos condutores! (IFUSP/São Carlos)

18 A MQ... A MQ... Distâncias muito pequenas, de moléculas a átomos, enlaces químicos, núcleos,... Distâncias muito pequenas, de moléculas a átomos, enlaces químicos, núcleos,... Exceções: superfluidez, supercondutividade, o condensado de Bose-Einstein,... Exceções: superfluidez, supercondutividade, o condensado de Bose-Einstein,... Por sorte, seus efeitos são desprezíveis com corpos macroscópicos, assim, podemos viajar de carro, de avião e nos sentir seguros em casa: ninguém vai entrar pela porta... por tunelamento Por sorte, seus efeitos são desprezíveis com corpos macroscópicos, assim, podemos viajar de carro, de avião e nos sentir seguros em casa: ninguém vai entrar pela porta... por tunelamento

19 Nos anos 30 ficaria claro que a mecânica quântica podia aplicar-se aos fenômenos nucleares. Mais tarde (nos anos 50) os físicos compreenderam que também se aplicaria à física das partículas elementares (distâncias sub-nucleares). Neste caso, era necessário aplicar também a teoria da relatividade especial (TRE). À combinação da MC y TRE chama-se TEORIA QUÂNTICA DE CAMPOS, que é o formalismo matemático usado na descrição das interações entre partículas fundamentais.

20 FPE união de: Raios cósmicos Raios cósmicos Física nuclear Física nuclear Mecânica quântica relativista (teoria quântica de campos) Mecânica quântica relativista (teoria quântica de campos)

21 O resultado de mais de um século de pesquisas levou à observação de distâncias cada vez menores

22 MQ + TRE implicam a existência de: Partículas virtuais. E 2 - P 2 M 2 ; E pc. são do mesmo tipo das partículas usuais. Seu efeito pode ser visto em fenômenos macroscópicos (efeito Casimir, deslocamento de Lamb, etc) Partículas virtuais. E 2 - P 2 M 2 ; E pc. são do mesmo tipo das partículas usuais. Seu efeito pode ser visto em fenômenos macroscópicos (efeito Casimir, deslocamento de Lamb, etc) Anti-partículas, ou anti-matéria. O pósitron é a anti-partícula do elétron (antipróton, etc). Anti-partículas, ou anti-matéria. O pósitron é a anti-partícula do elétron (antipróton, etc).

23 METODOLOGIA DA FÍSICA DE PARTÍCULAS ELEMENTARES Radioatividade natural Radioatividade natural Raios cósmicos Raios cósmicos Aceleradores Aceleradores Teoria Teoria De novo os raios cósmicos (Sex. XXI) De novo os raios cósmicos (Sex. XXI)

24 Por exemplo Radioatividade natural: próton (1920), neutrinos (1930), nêutron (1932) Radioatividade natural: próton (1920), neutrinos (1930), nêutron (1932) Raios cósmicos: pósitron, muon, pion, kaons, etc Raios cósmicos: pósitron, muon, pion, kaons, etc Aceleradores: todas as esperadas Aceleradores: todas as esperadas Teoria: neutrino, pion,... Teoria: neutrino, pion,... De novo os raios cósmicos: oscilação de neutrinos, Projeto Auger, ??? De novo os raios cósmicos: oscilação de neutrinos, Projeto Auger, ???

25 TUDO COMEÇOU EM 1897 J. J. THOMSON: O elétron! Em 1911 E. Rutherford descobre o núcleo atômico

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28 Ferramentas principais Aceleradores: aceleram partículas que colidem: e + criam (novas) partículas, E=mc 2 Aceleradores: aceleram partículas que colidem: e + e -, pp, pp c, criam (novas) partículas, E=mc 2 Detectores, vem as partículas após a colisão Detectores, vem as partículas após a colisão

29 Aceleradores: microscópios sub-atômicos: Resolução: Broglie =h/mv

30 NOVOS QUARKS: 1974: charm c, 1977 bottom b 1995 foi descoberto o quark t ( FERMILAB)

31 Aceleradores:

32 FERMILAB 6.3 km e Main injector 3.2 km

33 LEP ( LHC) 27 km no CERN

34 Acelerador linear de Stanford 3 km

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36 Detectores modernos Os detectores são de uma grande variedade, das telas dos televisores até gigantescos

37 A partícula 0 foi descoberta nos raios cósmicos em Foi a primeira partícula estranha descoberta numa câmara de nevoa. À direita outras ressonânciasdescobertas no CERN nos anos 60

38 Antes por exemplo CERN: Depois Descoberta de W, Z 0

39 Aceleradores: usos múltiplos Análise de materiais Análise de materiais Espectrometria em ciências ambientais Espectrometria em ciências ambientais aceleradores para implementação de ions, modificação de superfícies, esterilização e polimerização aceleradores para implementação de ions, modificação de superfícies, esterilização e polimerização Cirurgia por radiação (gerada por partículas aceleradas) e terapias do câncer Cirurgia por radiação (gerada por partículas aceleradas) e terapias do câncer

40 aceleradores em hospitais 5000 aceleradores em hospitais Produção de isótopos marcadores úteis em medicina, biologia e ciência dos materiais Produção de isótopos marcadores úteis em medicina, biologia e ciência dos materiais Fonte de nêutrons (terapia de nêutrons mais adiante) e fótons (luz síncrotron, para uso de litografia por sua energia bem definida) e... Fonte de nêutrons (terapia de nêutrons mais adiante) e fótons (luz síncrotron, para uso de litografia por sua energia bem definida) e...

41 Seus televisores ! E não esqueçam:

42 Detectores: múltiplos usos Medicina: Charpak (Nobel de 1992) Medicina: Charpak (Nobel de 1992) Ciências da Terra: Blackett (Nobel 1948) Ciências da Terra: Blackett (Nobel 1948)

43 Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET) Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET) PC-I, o primeiro aparelhp PET

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46 Ressonância magnética nuclear

47 Terapia por captura de nêutrons pelo Boro

48 CAMPOS FUNDAMENTAIS Escalares e/ou pseudoescalares: Higgs H 0, … Escalares e/ou pseudoescalares: Higgs H 0, … Vetoriais sem massa: Maxwell ou campo eletromagnético A, os gluons, G Vetoriais sem massa: Maxwell ou campo eletromagnético A, os gluons, G Vetoriais com massa: campos de Proca, Z 0, W, … Vetoriais com massa: campos de Proca, Z 0, W, … Campos espinoriais: elétron e -, … Campos espinoriais: elétron e -, … Outros campos … Outros campos …

49 … E Lagrangianas Lagrangianas Simetrias: locais, globais, internas, geométricas Simetrias: locais, globais, internas, geométricas

50 CLASSIFICAÇÃO DAS PARTÍCULAS ELEMENTARES Férmions e bósons Férmions e bósons Hádrons: Bárions e mésons Hádrons: Bárions e mésons O caminho do octeto O caminho do octeto Quarks e léptons Quarks e léptons Transmissores das forças Transmissores das forças

51 Os estados quânticos (moléculas, átomos, núcleos, partículas elementares) se classificam segundo seu momento angular intrínseco, o espín, em FÉRMIONS e BÓSONS. Exemplos:...

52 Em alguns anos se descobriam um grande número de partícula chamadas de elementares Como se poderia classificar esse zoológico de partículas?

53 O CAMINHO DO OCTETO

54 Essa foi a tarefa dos físicos de 1950 até Um resumo dos blocos FUNDAMENTAIS da matéria:

55 Todos os hádrons conhecidos são compostos assim:

56 Mas, surpresas aconteceram recentemente

57 2003 Estes estados de 4 ou 5 quarks não são proibidos mas nunca tinham sido observados até 2003

58 Quarks * B** Q S C B T massa (MeV) Down (d) 1/3 –(1/3)e –15 Up (u) 1/3 +(2/3)e Strange (s) 1/3 –(1/3)e – –300 Charm (c) 1/3 +(2/3)e –1600 Bottom (b) 1/3 –(1/3)e 0 0 – –4500 Top (t) 1/3 +(2/3)e *Não incluímos os anti-quarks. **S,C,B e T são números quânticos para diferenciar os diferentes sabores dos quarks

59 Lépton * Q L e ** L L massa Elétron (e - ) –e MeV Neutrino e ( e ) <3 eV Múon ( - ) –e MeV Neutrino ( ) <0.19 MeV Tau ( - ) –e MeV Neutrino ( ) <18.2 MeV *Não incluímos os anti-léptons. ** L e, L, L são números quânticos para diferenciar os diferentes sabores dos léptons.

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61 Ainda é um mistério porque as partículas se replicam em TRÊS famílias ou generações: IFT/UNESP: porque a simetria de gauge é 3-3-1

62 SIMETRIAS E LEIS DE CONSERVAÇÃO Exemplos de simetrias Exemplos de simetrias Tipos de simetrias Tipos de simetrias O Teorema de Noether O Teorema de Noether

63 Por exemplo Invariância sob t t + t 0 (c. da energia) Invariância sob t t + t 0 (c. da energia) Invariância sob translações x x+a (c. do momento linear) Invariância sob translações x x+a (c. do momento linear) Invariância sob rotações (c. do momento angular) Invariância sob rotações (c. do momento angular) Invariância sob x -x (paridade) Invariância sob x -x (paridade)

64 Tipos de Simetrias Discretas (paridade) Discretas (paridade) Continuas (rotações) Continuas (rotações) Globais (fases) Globais (fases) Locais (de gauge), Abelianas ou não- Abelianas Locais (de gauge), Abelianas ou não- Abelianas Simetrias unitárias (globais o locais) Simetrias unitárias (globais o locais)

65 … Inversão temporal t -t Inversão temporal t -t Conjugação da carga: partícula anti- partícula Conjugação da carga: partícula anti- partícula CP CP CPT CPT

66 O TEOREMA DE NOETHER simetrias quantidades conservadas

67 Simetria significa: i) algo não observável, ii) unidade de algo (a unificação de 3 forças). Não Observamos Transformação Conservação Posição absoluta x x + a p Tempo absoluto t t + t 0 E Orientação absoluta x x´ L Velocidade absoluta v v + w Direita absoluta x -x P Futuro absoluto t -t T Carga absoluta q -q C Fase absoluta

68 Uma simetria também implica UNIDADE Uma escala de energia na qual três das forças teriam a mesma intensidade

69 AS QUATRO INTERAÇÕES Interação gravitacional Interação gravitacional Interação eletromagnética Interação eletromagnética Interação nuclear fraca Interação nuclear fraca Interação nuclear forte Interação nuclear forte

70 Até o presente todos os fenômenos observados na natureza podem ser descritos como resultado de somente QUATRO interações fundamentais

71 A INTERAÇÃO GRAVITACIONAL Lei de Newton da gravitação G N =6.673(10)x GeV -2

72 Escala de Planck O valor de G N implica |F N | |F E | a gravitação não é importante a baixas energias, porém E ~ GeV

73 Que a gravidade seja algo inato, inerente e essencial da matéria, de modo que um corpo possa agir a distância sobre outro... é para mim um absurdo tão grande que no acredito que um homem com faculdade de pensar competente em assuntos filosóficos possa cair nele alguma vez Newton

74 Gravitação: TRG Em 1915 Albert Einstein propôs a teoria da relatividade geral. As coordenadas não são mais que parâmetros porque a teoria é invariante por transformações gerais de coordenadas é a chamada constante cosmológica, e parece que ainda é possivél que 0! Em 1917 nasce a cosmologia relativista GPS!

75 De fato, tanto a TER como a TGR têm de ser levadas em conta no Global Positioning System (GPS)!

76 A INTERAÇÃO ELETROMAGNÉTICA Interação de Coulomb Forças químicas, etc são em última instância efeitos da interação eletromagnética. Classicamente: equações de Maxwell

77 ELECTRODINÂMICA QUÂNTICA: QED Maxwell: teoria relativista Maxwell: teoria relativista Dirac: teoria quântica-relativista: criação e destruição de partículas; partículas virtuais, antipartículas, vácuo cheio de partículas virtuais (mar de Dirac). Dirac: teoria quântica-relativista: criação e destruição de partículas; partículas virtuais, antipartículas, vácuo cheio de partículas virtuais (mar de Dirac). Efeitos observáveis: pósitrons, …, Efeitos observáveis: pósitrons, …, efeito Casimir, deslocamento de Lamb,…

78 Historia espaço-temporal de dois ou mais elétrons Mecânica quântica relativista

79 DIFICULDADES! Correções à propagação dos fótons, dos elétrons ou à sua interação (vértices) Induzem resultados … INFINITOS! ( ) Tomonaga, Schwinger, Feynman e Freeman Dyson...

80 O fator g-2 A teoria de Dirac prediz que uma partícula de espín 1/2 como o elétron tem um fator g=2. O fator g é a razão entre o momento magnético e o momento angular intrínseco também chamado espín. Qualquer desvio deste valor deve ser explicado como correção quântica (ou a teoria é descartada). Ao fator g-2 chama-se momento magnético anômalo do elétron.

81 ... fator g-2 = 1/ Experimentalmente: O chamado método (algoritmo) de RENORMALIZAÇÃO permite realizar cálculos teóricos precisos. Por exemplo: (CGS)

82 ... g-2 (g-2) qH =1,159,652,156.4(22.9) x (g-2) acJ =1,159,652,378.0(65.3) x Podemos agora medir e depois calcular g-2 com as expressões teóricas anteriores. Usando o efeito Hall quântico obtêm-se 1/ (27) (precisão de ppm) e Se é usado o efeito Josephson ac obtem-se 1/ (77) (0.056ppm) e

83 Os números entre parêntese são devidos à incerteza em ; o erro teórico é mesmo pequeno! ±1.2. Podemos inverter, usar a teoria para calcular (ou seja a carga do elétron, por Millikan!). Fazendo isso se obtêm =1/ (52) um erro estimado de ppm! This is undoubtedly the most accurate prediction ever made, and one of the most difficult. It's also one of the most accurate measurements ever made. (Kinochita, U. de Cornell)

84 Para o muon, ainda não é completamente conhecido.

85 A INTERAÇÃO FRACA Intensidade fraca Intensidade fraca Curto alcance Curto alcance Teoria de Fermi de 4-férmions (até 1957) Teoria de Fermi de 4-férmions (até 1957) Violação da paridade e da conjugação da carga Violação da paridade e da conjugação da carga São mediadas por bósons vetoriais intermediários W e Z 0 São mediadas por bósons vetoriais intermediários W e Z 0

86 A idéia do Neutrino Decaimento : (radioatividade natural) 1930: Pauli n+

87 1933 E. Fermi: Interação de 4 férmions (V) A paridade (x - x) é conservada

88 A FÍSICA ATRÁS DO ESPELHO

89 Vetores e Pseudovetores Sistemas de coordenadas LH y RH Sistemas de coordenadas LH y RH Vetores x, p, v, a, E,... Sua direção não depende do sistema de coordenadas, ou seja V -V sob x -x Vetores x, p, v, a, E,... Sua direção não depende do sistema de coordenadas, ou seja V -V sob x -x Pseudovectores L, B,...Sua direção sim depende do sistema de coordenadas, ou seja A A, sob x -x. Pseudovectores L, B,...Sua direção sim depende do sistema de coordenadas, ou seja A A, sob x -x.

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91 1956 Lee-Yang: Nas interações fracas, o mundo do espelho é diferente exp. comprovado em Direita – Esquerda Polo norte – Polo sul Carga + – Carga -

92 a paridade é violada porque Os elétrons são emitidos preferencialmente na direção oposta à polarização (valor médio do espín) P. Os elétrons são emitidos preferencialmente na direção oposta à polarização (valor médio do espín) P. Se a paridade for conservada os sistemas LH y RH seriam equivalentes e o número de elétrons emitidos num ângulo e - seriam iguais Se a paridade for conservada os sistemas LH y RH seriam equivalentes e o número de elétrons emitidos num ângulo e - seriam iguais

93 1957 Feynman+ Gellman, +...: teoría V-A Se c= ± c´ a paridade (x - x) é violada maximalmente. Experimentalmente foi demonstrado que c=-c´. A correntes fraca são de mão esquerda

94 Os neutrinos têm massa? 1933 Fermi: Se a paridade é violada de maneira máxima isso poderia indicar que o neutrino tem massa nula. Teoria dos neutrinos de 2 componentes

95 A INTERAÇÃO FORTE: QCD intensidade muito forte intensidade muito forte Curto alcance Curto alcance Respeita todas as simetrias Respeita todas as simetrias Confinamento Confinamento

96 Independência da carga

97 As forças entre n-n n-p, p-p são as mesmas (descontando a força de Coulomb entre p-p e a diferença de massa n-p)

98 Simetria de sabor Heisenberg 1932:

99 O MODELO PADRÃO DAS INTERAÇÕES FUNDAMENTAIS Simetrias, campos locais,lagrangeanas,...

100 Modelo: Descreve três interações: a forte, a eletromagnética e a fraca Descreve três interações: a forte, a eletromagnética e a fraca No inclui a gravidade No inclui a gravidade É um modelo renormalizável (se pode fazer cálculos de ordem superior em teoria de perturbações) É um modelo renormalizável (se pode fazer cálculos de ordem superior em teoria de perturbações) Simetria de gauge SU(3) C SU(2) L U(1) Y, Simetria de gauge SU(3) C SU(2) L U(1) Y, mais simetrias globais e Poincaré mais simetrias globais e Poincaré

101 ... De acordo com (quase) todos os dados experimentais De acordo com (quase) todos os dados experimentais Algumas questões permanecem sem resposta Algumas questões permanecem sem resposta Matéria de livro de texto Matéria de livro de texto

102 CROMODINÂMICA QUÂNTICA: Cargas de cor Cargas de cor simetria não-Abeliana SU(3) c u u, u, u, etc simetria não-Abeliana SU(3) c u u, u, u, etc 8 Gluons 8 Gluons Liberdade assintôtica: a constante de acoplamento diminui com a energia Liberdade assintôtica: a constante de acoplamento diminui com a energia Confinamento? Confinamento?

103 CONFINAMENTO DA COR: INTERMEDIADAS PELOS GLUONS:

104 O MODELO ELETRO-FRACO Antes de 1967: interações fracas e eletromagnéticas Antes de 1967: interações fracas e eletromagnéticas 1967: Weinberg, Salam (Glashow 1962) SU(2) L U(1) Y modelo para léptons mais o mecanismo de quebra espontânea de simetria (P. Higgs) 1967: Weinberg, Salam (Glashow 1962) SU(2) L U(1) Y modelo para léptons mais o mecanismo de quebra espontânea de simetria (P. Higgs) unifica as duas interações: modelo eletrofracounifica as duas interações: modelo eletrofraco

105 O elétron e seu neutrino, dubleto de SU(2) left-handed E o elétron right-handed e R transforma como singleto. Os neutrinos não precisam ter massa zero para que a paridade seja violada maximalmente. Posteriormente foram descobertos os neutrinos do múon (1962), e os léptons da terceira geração (1975) e seu respectivo neutrino (2000).

106 i=1,2,3 (cores) Quarks Leptons Conteúdo de representação dos campos de matéria L (e R) implica a violação da paridade

107 Outra forma:

108 O mecanismo de Higgs V( + ) = ( + ) 2

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110 As cargas dependem da energia!: QED QCD

111 Como se chegou a tudo isso?

112 Como foram descobertos os quarks? e os gluons?

113 As partículas aparecem assim: Em 1974 foi descoberta a J/ (ccbar) 1977 foi a vez da, o bbar. Agora se conhecem uma família

114 Liberdade assintótica na QCD (I. Forte):

115 FÍSICA ALÉM DO MP? Física de neutrinos Física de neutrinos Efeitos que atualmente não estão de acordo com o MP (podem ser flutuações estatísticas) Efeitos que atualmente não estão de acordo com o MP (podem ser flutuações estatísticas) O modelo deixa muitos pontos sem resposta. Por exemplo, por qué existem só 3 famílias de partículas? 3-3-1! O modelo deixa muitos pontos sem resposta. Por exemplo, por qué existem só 3 famílias de partículas? 3-3-1! etc etc

116 ESCALAS FUNDAMENTAIS DE ENERGIA Massa dos neutrinos Massa dos neutrinos Teorias de Grande Unificação Teorias de Grande Unificação Teoria de Supercordas Teoria de Supercordas NOVA FÍSICA NA ESCALA DOS TeV? NO IFT/UNESP PROPOMOS OS MODELOS COMO UMA ALTERNATIVA. NOVA FÍSICA NA ESCALA DOS TeV? NO IFT/UNESP PROPOMOS OS MODELOS COMO UMA ALTERNATIVA.

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118 GRANDE UNIFICACIÓN, SUPERSIMETRÍA,…

119 UNIDADE só com supersimetria

120 PARTÍCULAS ELEMENTALES: 100 ANOS DE DESCOBERTAS

121 1896: Radioatividade natural, H. Becquerel 1896: Radioatividade natural, H. Becquerel 1897: O elétron, J. J. Thomson 1897: O elétron, J. J. Thomson 1900: Hipótese quântica, M. Planck 1900: Hipótese quântica, M. Planck 1905: Teoria da relatividade especial, A. Einstein 1905: Teoria da relatividade especial, A. Einstein : O modelo atômico, E. Rutherford, N. Bohr, e A. Sommerfeld : O modelo atômico, E. Rutherford, N. Bohr, e A. Sommerfeld , TRG e cosmologia moderna, A. Einstein , TRG e cosmologia moderna, A. Einstein 1926: Mecânica quântica,Schrödinger, Heisenberg,… 1926: Mecânica quântica,Schrödinger, Heisenberg,… 1927: Mecânica quântica relativista: Dirac 1927: Mecânica quântica relativista: Dirac

122 : Neutrino, Pauli y Fermi : Neutrino, Pauli y Fermi Interação de 4-férmions: Fermi Interação de 4-férmions: Fermi 1932: Anti-partículas, partículas virtuais, Dirac 1932: Anti-partículas, partículas virtuais, Dirac Descoberta do pósitron, Anderson Descoberta do pósitron, Anderson Descoberta do nêutron, Chadwick Descoberta do nêutron, Chadwick Simetria de isospin, o núcleon, Heisenberg Simetria de isospin, o núcleon, Heisenberg Problema dos infinitos na QED Problema dos infinitos na QED 1935: el pion, Yukawa; (1939) 0, N. Kemmer 1935: el pion, Yukawa; (1939) 0, N. Kemmer 1937: descoberta do muon, Anderson 1937: descoberta do muon, Anderson

123 1944: Primeira evidência do K +, vários 1944: Primeira evidência do K +, vários 1946: Proposta do modelo do Big-Bang, Gamow et al. 1946: Proposta do modelo do Big-Bang, Gamow et al. 1947: Descoberta do pion, Lattes et al.; descoberta dos eventos V, Rochester y Butler 1947: Descoberta do pion, Lattes et al.; descoberta dos eventos V, Rochester y Butler 1948: QED, Feynman, Schwinger, Tomonaga 1948: QED, Feynman, Schwinger, Tomonaga 1954: Teorias de gauge não-Abelianas, Yang e Mills 1954: Teorias de gauge não-Abelianas, Yang e Mills

124 1956: Proposta da violação da paridade, Lee e Yang 1956: Proposta da violação da paridade, Lee e Yang 1959: evidência do 0, Alvarez et al; detecção do anti-neutrino do elétron, Reines e Cowan 1959: evidência do 0, Alvarez et al; detecção do anti-neutrino do elétron, Reines e Cowan 1961: Caminho do octeto, Gell-Mann; Neeman 1961: Caminho do octeto, Gell-Mann; Neeman 1962: evidência do, Lederman et al. 1962: evidência do, Lederman et al. 1964: modelo de quarks, Gell-Mann, Zweig; evidência do -, Barnes et al.; Violação de CP; Fitch e Cronin 1964: modelo de quarks, Gell-Mann, Zweig; evidência do -, Barnes et al.; Violação de CP; Fitch e Cronin

125 1973: descoberta da liberdade assintótica, QCD, vários; descoberta das correntes neutras fracas 1973: descoberta da liberdade assintótica, QCD, vários; descoberta das correntes neutras fracas 1974: Descoberta do quark c 1974: Descoberta do quark c 1975: Descoberta do lépton 1975: Descoberta do lépton 1977: Descoberta do quark b (bottom) 1977: Descoberta do quark b (bottom) 1979: Descoberta da violação da paridade em átomos, -Z : Descoberta da violação da paridade em átomos, -Z : Descoberta dos W, Z : Descoberta dos W, Z : Confirmação do problema dos neutrinos solares 1993: Confirmação do problema dos neutrinos solares

126 1995: Descoberta do quark t (top) 1995: Descoberta do quark t (top) 1998: Super-Kamiokande: neutrinos solares e atmosféricos 1998: Super-Kamiokande: neutrinos solares e atmosféricos 2001: Observação direta do 2001: Observação direta do : Confirmação das reações nucleares do Sol, SNO, KamLand : Confirmação das reações nucleares do Sol, SNO, KamLand.

127 Podemos resumir o anterior no seguinte quadro:

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129 O que tem a ver o anterior com: A história e destino do Universo? Resumida assim:

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131 Leituras recomendadas A Aventura das Partículas Elementares A Aventura das Partículas Elementares html Searching for the Building Blocks of Matter Searching for the Building Blocks of Matter / / S.Kullander, Accelerators and Nobel Laurates, INTERNET

132 Leituras … The ABC´s of Nuclear Science, The ABC´s of Nuclear Science, INTERNET

133 HYPERPHYSICS:

134 Artigos C. Quigg, The Standard Theory, Fermilab Library Server fn/0000/fermilab-fn-0731.shtml C. Quigg, The Standard Theory, Fermilab Library Server fn/0000/fermilab-fn-0731.shtml C. Quigg, The Electroweak Theory, hep- ph/ C. Quigg, The Electroweak Theory, hep- ph/

135 Livros V. V. Ezhela et al. (Eds.), Particle Physics One Hundred Years of Discoveries, AIP Press, V. V. Ezhela et al. (Eds.), Particle Physics One Hundred Years of Discoveries, AIP Press, 1996.


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