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Introdução ao Modelo Padrão (Standard Model) Augusto Barroso 1.

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Apresentação em tema: "Introdução ao Modelo Padrão (Standard Model) Augusto Barroso 1."— Transcrição da apresentação:

1 Introdução ao Modelo Padrão (Standard Model) Augusto Barroso 1

2 O que é o Standard Model? 2

3 Programa Os Constituintes Elementares – Leptons & Quarks As Interacções – Forte, Electromagnética, Fraca & Gravítica Os Princípios Gerais – Teoria Quântica do Campo 3

4 A corrida para o infinitamente pequeno Vida Células Moléculas Átomos Electrões Núcleo Protões e neutrões Neutrinos Quarks u e d TRÊS FAMÍLIAS! Porquê...? 4

5 Da Molécula aos Quarks

6 As Interacções Fundamentais

7 Os Constituintes Básicos Da Matéria – Quarks up down – Leptões Electrão Neutrino Das Interacções – Electromagnética: Fotão – Fraca: W + W- Z – Forte: 8 gluões 7

8 O que é um ELECTRÃO? Massa 9 x kg = 511 keV/c 2 Carga- 1,6 x C Spin1/2 x 6,6 x MeV s Momento Magnético 5,8 x MeV T -1 8

9 Leptões e Quarks 1ª Família

10 Leptões e Quarks 2ª Família

11 Leptões e Quarks 3ª Família

12 Os leptões não têm interacção Forte Contudo, devido à interacção electromagnética podem formar estados ligados. Exemplo: Positrónio Os quarks formam estados ligados devido à int. Forte Os estados ligados são de dois tipos: – Mesões – Bariões 12

13 FIM 13

14 Introdução ao Modelo Padrão (Standard Model) 2ª Aula Augusto Barroso 14

15 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 Os Bariões mais pesados também decaem por meio da Interacção fraca 15

16 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 ! 16

17 Gravidade versus Electromagnetismo Gravitoestática Electroestática 17

18 Interacção Gravítica Gravitoestática – Newton Gravitodinâmica – Einstein 18

19 Electromagnetismo Uma carga cria um campo eléctrico Mas, para um observador em movimento existe uma corrente eléctrica. Logo temos também um campo magnético. Temos: 19

20 Unidades Fazemos 20

21 Electromagnetismo 2 As equações que traduzem a Dinâmica do Campo electromagnético são: 21

22 Electromagnetismo 3 Existe uma maneira mais económica de escrever as equações. 22

23 Electromagnetismo 4 Mas existe uma simetria que deixa o F invariante. Simetria de Gauge ( Padrão) Então podemos escolher o campo A tal que: Diz-se que estamos a escolher a gauge de Lorentz 23

24 Electromagnetismo 5 Nesta gauge as equações são: Sem cargas e correntes, o segundo membro é zero e obtemos uma equação das ondas para cada componente do campo electromagnético. 24

25 FIM 25

26 Introdução ao Modelo Padrão (Standard Model) 3ª Aula Augusto Barroso 26

27 A electrodinâmica quântica é uma teoria quântica de campo que descreve a interacção de electrões com o campo electromagnético. O campo electromagnético é descrito pelo campo Os electrões (e as suas antipartículas) são descritos por uma campo 27

28 A dinâmica dos electrões livres é dada pela equação de Dirac. Do mesmo modo que a dinâmica dos fotões livres é dada pela equação de Maxwell (sem fontes). 28

29 Campos Livres Soluções 29

30 No caso geral as equações ficam acopladas: 30

31 As equações derivam de um princípio de mínimo. Com a densidade Lagrangeana dada por Vértice 31

32 Eq. de Euller Lagrange Obtemos: Exemplo muito simples 32

33 33 Podemos resolver a teoria iterativamente Exemplo: dispersão e e. Dispersão e – fotão

34 O L de Dirac é invariante para a escolha da fase. Se fizermos o L fica na mesma, se a fase não depender do tempo e/ou espaço. Se depender, obtemos mais um termo: Que pode ser absorvido no campo electromagnético. 34

35 Com É invariante para uma escolha arbitrária da fase. Mesmo que a fase dependa do ponto. O conjunto destas transformações constituem o grupo U(1). 35

36 Electrodinâmica de partículas de spin zero Se temos quebra espontânea da simetria 36

37 Simetrias Dinâmicas Todas as interacções fundamentais são geradas por simetrias de gauge. O modelo standard, que engloba as interacções forte, fraca e electromagnética, é baseado no grupo SU(3)xSU(2)xU(1) de transformações padrão. É esta simetria que origina a dinâmica. 37

38 A interacção Electromagnética Dois electrões interagem porque permutam entre si fotões 38

39 A interacção Fraca Um electrão e um neutrino interagem porque permutam entre si W- Ou permutam um Z 39

40 A interacção Forte Dois quarks interagem porque permutam entre si gluões 40


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