European Particle Physics Outreach Group Masterclass 2009 Marcia Begalli & Vitor Oguri LISHEP 2009, Sessão A, 15/01/09.

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1 European Particle Physics Outreach Group Masterclass 2009 Marcia Begalli & Vitor Oguri LISHEP 2009, Sessão A, 15/01/09

2 O Masterclass é um evento promovido pelo CERN para alunos de 2o grau e iniciantes do curso de graduação, ou seja, em sua maioria adolescentes, bem como para seus professores. Dias especiais são dedicados aos Professores de Física. Masterclass

3 Masterclass Consiste em explicar aos interessados a Física de Altas Energias, de forma introdutória, levando-os a analisar eventos reais registrados por 2 experimentos realizados no CERN, DELPHI e OPAL. Esses experimentos tomaram dados no período entre 1989 e 2000, resultantes de colisões elétron-pósitron. São dois dos quatro experimentos que operavam no acelerador LEP, o acelerador de elétrons e pósitrons que estava no túnel onde hoje se localiza o LHC. DELPHI e OPAL ainda são experimentos ativos, apesar de não haver mais a tomada de dados, a análise dos dados obtidos e a publicação dos resultados ainda continua.

4 Masterclass O LEP (Large Electron Positron) É o mesmo túnel onde hoje está o LHC Esquema da posição dos 4 experimentos no LEP: ALEPH, DELPHI, L3, OPAL

5 No início dos anos 90, Erik Johanson, da universidade de Estocolmo, desenvolveu o Hands on CERN, um curso para a graduação em Física onde os alunos analisavam os eventos do DELPHI. Há 8 (10) anos o Reino Unido iniciou atividades envolvendo Física de Altas Energias para alunos do último ano do 20 grau e seus professores, chamadas de UK Masterclasses. Desde 2005, o Ano Internacional da Física, o Masterclass tornou-se um evento de toda a Comunidade Européia sob a coordenação do EPPOG. EPPOG (European Particle Physics Outreach Group) é o grupo criado para a divulgação de Física de Altas Energias nos países membros do CERN. Desde 2008 o Brasil faz parte desse evento, com as participações da UERJ, no Rio de Janeiro, e do SPRACE, em São Paulo. Atualmente, 22 países participam do Masterclass. Um breve histórico

6 No CERN : 1 dia inteiro de colóquios e atividade experimental Oferece almoço e “coffee breaks”. Ao final do dia, reunião com outros institutos participantes, de diversos países. Em São Paulo : meio-dia + meio-dia de atividades (colóquios e experimental) devido ao fuso horário em relação ao CERN. No Rio : reuniões semanais, duração de tempo livre. reunião com o CERN e os outros institutos usando video-conferencia no dia estabelecido. Organização das Atividades

7 Atividades Palestras introdutórias sobre Física das Partículas Elementares. Perguntas, discussões e dúvidas  antes, durante, depois, sempre. Internet  indispensável. Palestras sobre os dados a serem utilizados, bem como sobre o experimento onde foram obtidos. Análise dos eventos e discussão dos resultados obtidos.

8 Organização O elemento principal do Masterclass é a reunião com video-conferência envolvendo o CERN e outros institutos participantes. Dado o grande número de universidades envolvidas, tal atividade é desenvolvida em vários dias, neste ano será no período 16.03.09-03.04.09. O número de institutos participantes por dia varia entre 5 e 80, que é o máximo de conecções que o EVO (programa utilizado para video-conferência) suporta. Este ano, a UERJ participará desta reunião no dia 31 de março. São Paulo participará no dia 19 de março. Essa reunião pode ser conjunta, alunos e professores, ou pode-se requisitar um dia especial para os professores.

9 Organização Ao final da reunião, cada grupo decide qual foi o melhor participante, que recebe um prêmio do CERN. Premiados UERJ, 2008 : Marília Ramos (aluna) Rafael A. B. Oneto (professor) Para todos os participantes é dado um CD onde constam todo o Conteúdo de todas as páginas na internet relativas ao Masterclass. Esse CD é produzido pelo CERN.

10 Toda informação sobre o Masterclass pode ser encontrada na internet. Várias informações sobre Física de Altas Energias podem ser encontradas nos links das páginas do Masterclass. Dado o carácter internacional do evento, essas informações são dadas em várias linguas. Não é necessário saber inglês para participar do Masterclass ! A Internet http://www.physicsmasterclasses.org/mc.htmwww.physicsmasterclasses.org/mc.htm

11 O experimento http://www.cern.ch/Delphi

12 DELPHI Por que o experimento DELPHI? A UERJ é uma das instituições participantes do DELPHI. M. Begalli (UERJ), L. M. Mundim (UERJ) e M. E. Pol (CBPF) ainda fazem parte do experimento. Delphi é um experimento multipropósito, ou seja, foi construído para estudar vários tópicos em Física de Altas Energias. Opal também. Na verdade, os 4 experimentos do LEP tinham essa característica, diferenciando-se nas técnicas utilizadas para a detecção dos eventos.

13 DELPHI Tópicos que podem ser estudados no Masterclass: Z0, Z0 + WW, Z0 + alpha_s, Z0 + LHC Escolhemos Z0. Os outros tópicos podem ser desenvolvidos ao longo do ano e discutidos na video-conferência do ano seguinte, se assim se desejar. O Masterclass é uma atividade que pode ser desenvolvida durante o ano todo dentro de cada instituição.

14 O que é o Z0? Do conhecimento que temos atualmente, a matéria é formada por átomos, que possuem um núcleo (formado por prótons e neutrons) rodeado por elétrons. Esses prótons e neutrons são, por sua vez, formados por quarks.

15 O que é o Z0? Existem 6 quarks e 6 léptons, organizados em 3 famílias cada. Léptons podem ter carga elétrica ou serem neutros (neutrinos). Quarks possuem carga elétrica fracionária. A interação entre quarks, entre léptons e entre quarks e léptons se dá através de mediadores. O Z0 é um desses mediadores, neutro eletricamente. Outro mediador é o W, que possui carga elétrica, e participa do mesmo tipo de interações que o Z0.

16 Um dos primeiros eventos onde foi detectado um bóson intermediário, neste caso o W. Experimento UA1, CERN. Bósons Intermediários: Z0 e W

17 Mesmo evento que o anterior, agora tratado com software específico, mostrando agora a quantidade de energia depositada no detector. Bósons Intermediários: Z0 e W

18 Z0:s e W:s são produzidos nas colisões elétron-pósitron, vivem muito pouco e decaem em outras partículas. Z0:s e W:s também podem ser produzidos em colisões próton-antipróton ou próton-próton, desde que haja energia suficiente para tal. Z0:s sempre decaem em um par partícula-antipartícula (e+ e-, q-qbar, etc…) W:s decaem no par que forma uma mesma família. Todos os eventos analizados foram registrados em colisões e+ e- com energia de centro de massa de 91,2 GeV, a massa do Z0. Bósons Intermediários: Z0 e W

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20 e+ e- --> e+ e- r0039265e0004754, barrel

21 e+ e- --> Mu+ Mu- r0026154e0001417, barrel

22 xy viewxy view (filled surfaces) Description xy viewxy view (filled surfaces) Description e+ e- --> Tau+ Tau- r0046448e0000596, Mu- vs e+ e+ e- --> Tau+ Tau- r0023438e0000581, Mu- vs (3Pi Pi0)

23 Last update 24 Jun 1996 Luc Pape (luc.pape@cern.ch)Luc Papeluc.pape@cern.ch e+ e- --> q qbar, 2 jatos r0039265e0004479, com V0

24 e+ e- --> q-qbar r0026154e0000567, 3 jatos

25 e+ e- --> q-qbar r0026154e0002327, mais de 3 jatos, eventos com muitas partículas

26 http://www.physicsmasterclasses.org/physics/physics_hoc.htm Os eventos que serão analisados podem ser encontrados em:

27 2 bósons Z0 produzidos no mesmo evento. ECM 206,8 GeV

28 Imagens podem ser encontradas no site: http://www.dkimages.com/discover/Home/Science/Astronomy-and- Space-Science/The-Universe/Big-Bang/General/index.html Algumas pinturas inspiradas pelo aprendizado em Física de Partículas Influência

29 Particle Soup. By Luciano Corbella (c) Dorling Kindersley An artwork array of, Gluons, Neutrino, X boson, Higgs boson, Photon, Particle, Graviton, Quark, WIMPs, Leptons, W and Z bosons, Magnetic monpole, Cosmic string and Primordial black hole.

30 An artists impression of the big bang. By Julie Anderson (c) Dorling Kindersley

31 Conclusão O Materclass é uma atividade em movimento, não se resume somente à renião agendada anualmente com o CERN. Seu formato se adapta a cada grupo de alunos, professores e interessados em geral. Existe muito trabalho a ser desenvolvido, seja nas traduções para o português, seja no desenvolvimento de material de divulgação, seja na proposta de novas atividades. TODOS são muito bem vindos! escreva para: begalli@fnal.govbegalli@fnal.gov oguri@uerj.br