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A Tabela Periódica das Partículas Elementares Rômulo Rodrigues UAF-UFCG Breve histórico das partículas O Spin e Isospin em SU(2) Os hádrons exóticos V.

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1 A Tabela Periódica das Partículas Elementares Rômulo Rodrigues UAF-UFCG Breve histórico das partículas O Spin e Isospin em SU(2) Os hádrons exóticos V Encontro Regional de Educação em Ciências e Tecnologia do CCT/UEPB 23 de outubro de 2008 Os quarks em SU(3) O modelo padrão Regras de Soma da QCD Links (Referências)

2 A Escala das Partículas próton nêutron Átomo Núcleo 1A fio de cabelo 10^(-3)cm prótonnêutronmediadores 1fm=10^(-13)cm 10^(-16)cm elétron 1fm Pi,K,w,sigmas,etc.. o nano robô 10^(-7)cm Núcleo atômico

3 Dalton (1808) Rutherford (1913), Chadwick (1932), Anderson (1932),… o núcleo, n, e^+,… Lattes et al. (1947), Salmeron et al. (1950), Alvarez et al. (1961), Bogdan et al. (1961), Kraemer et al. (1961), Schlein et al. (1963),... Energia Uma infinidade de partículas !! (2009-LHC) 0 6,5 MeV 200MeV 7 TeV Breve histórico das Partículas Elementares 3 Pis, 4 Ks, Ks*,rho, w, eta-0,phi-0,... 0,5 MeV – massa do elétron Mais de 40 partículas medidas em 1960 !!

4 Partículas Medidas até 1960 Massa (GeV) ? ? Mais de 20 partículas medidas na época !! Hádrons

5 O Grande Colisor de Hádrons (LHC)

6 O que se espera de uma colisão no LHC ? animação da colisão pp no RHIC mais vídeos

7 O que se espera de uma colisão no LHC ?

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14 Uma produção de uma infinidade de partículas elementares: n, p, p^-, e+, e-, pis, Ks, fótons, etc...

15 O que se espera de uma colisão no LHC ?

16 Breve história do Spin do Elétron |elétron>=1/sqrt(2)(|+> +|->) Experimento de Stern-Gerlach |+>, |-> são os dois únicos estados acessíveis ao elétron (Multipleto de Spin ½ !!) Pois existe um operador U que leva a bases equivalentes: U|+>=|+>; U|->=|->

17 Simetria SU(2) A simetria de SU(2) nos garante que: = SU(2) = a1+ bsig_1+ csig_2+ dsig_3 Uma operação curiosa de SU(2): U{+}|->=|+>, U{-}|+>=|-> U{+}|+>=0, U{-}|->=0

18 Isospin A Força Forte é simétrica para prótons e nêutrons |Nucleon> = 1/sqrt(2)(|p>+|n>) Dubleto de SU(2) !! prótonnêutronmediadores Mn=Mp= 938MeV

19 Álgebra de Isospin (ou SU(2)) I{-}|p>=|n> I{+}|n>=|p> I{+}|p>=I{-}|n>=0 I{3}|p>=1/2|p> I{3}|n>=-1/2|n> I^2|p>=¾|p> I^2|n>=¾|n> |n> |p> I{+} I{-} I{+}=I{1} + iI{2} I{-}=I{1} - iI{2} + Regras de comutação !! Casimir do Grupo (define o multipleto) Observável de carga !! + Regras de anti-comutação !!

20 Moléculas Hadrônicas SU(2)(X)SU(2)=3(+)1 |n>|n> 1/sqrt(2)(|p>|n>+ |n>|p>) I{+} I{-} + Regras de comutação permanecem invariantes !! + Regras de anti-comutação perdem a invariança !! |p>|p> I{-} I{+} U{anti} 1/sqrt(2)(|p>|n> - |n>|p>) I=1S=0 I=0S= 0,1 singleto de Spin 0 ou 1 + tripleto de Spin 0 U=??? Adimitindo L=0 !! Multipleto de Paridade positiva Quebra de Simetria de Isospin !!

21 O Dêuteron I(J^P)=0(1+) As outras partículas poderiam ser: 1(0+) = a{0}(1450) 0(0+) = f0(1500) Modelo de Shoichi Sakata (1956) ? ? Exercício Interessante: Como eu posso entender o trítium? I(JP)=1/2(1/2+) d(1873)

22 SU(3) de sabor ( Os quarks !!) Gell-Mann 1961 I{8}|u>=1/2|u> I{8}|d>=1/2|d> I{8}|s>=-2/3|s> I{3}|u>=1/2|u> I{3}|d>=-1/2|d> I^2|u>=¾|u> I^2|d>=¾|d> |d> |u> I{+} I{-} + Regras de comutação !! Casimir do Grupo (define o multipleto) Observável de carga !! + Regras de anti-comutação !! V{+} V{-} W{+} W{-} |s> Observável de estranheza !! 3

23 Mésons SU(3)( X) SU(3)=8+1 I{8} 3 I{3} |s> 3 X 8 1 = Temos 9 partículas !!

24 Quem são esses 9 Mésons ? 8 1 η(549) 360MeV Simetria bem quebrada !!

25 Bárions SU(3)( X) SU(3)(X)SU(3)= = 10 decupleto

26 Bárions SU(3)( X) SU(3)(X)SU(3)= = octeto 8

27 Bárions SU(3)( X) SU(3)(X)SU(3)= = 1 8

28 Quem são esses 18 Bárions ? S=3/2S=1/2 S=3/2 S=1/2 ??? S=1/2 150MeV Medido 3 anos depois da predição de Gell-Mann !! (Barnes, PRL ) (1964) ms (aprox=)100MeV (PDG-2008) A Cor !!

29 Descoberta da Ω(1672) -

30 Extensão do Modelo de Gell-Mann para os novos quarks (c) 1974 (b) 1977 (t) 1995 SU(4) (s) 1961 (d) 1961 (u) 1961

31 A COR

32 Modelo Padrão SU(3)(X)SU(2)(X)U(1) Higgs S=0 M>100GeV

33 Criação de um par elétron-pósitron (Link) Prof. Carlos AguiarProf. Carlos Aguiar E a lei da consevação da massa de Lavoisier ? E=mc 2

34 Alguma coisa nova na física hadrônica (1540) c (3099) DsJ(2317) DsJ(2460) X (3872) Y(4260) Z(4430) Z1(4051), Z2(4248) Pentaquarks Tetraquarks

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36 Breve história da (1540) C 12 D. Diakonov et al., Z. Phys LEPS Coll., PRL-2003 CLAS Coll., PRD

37 BABAR Coll., PRL-2003 Exótico Descoberta das DsJ(2317) e DsJ(2460) em 2003 ?D sJ(2460) 1+ Exótico tetraquarks? Teórico modelo de quarks PRD-2004

38 Descoberta da Z (4430) em 2007 Belle Coll., PRL

39 A Força Forte (QCD)

40 Método Não-Perturbativo da QCD: As Regras de Soma da QCD = Lado hadrônico da função de Green Lado da QCD (os hádrons vistos em termos de quarks)

41 Artigos Publicados Coll. UFCG-IFUSP DsJ(2460), PRD 2007 Z(4430), PLB 2009

42 Quais são os tijolos básicos da matéria ? Obrigado !! Período = quarks !! Período = prótons (número atômico) Gell-Mann 1961

43 Links e Referências História das Partículas com o Prof. Bassalo Cursos do SPRACE de altas energias Física de Hádrons com a Profa. Marina Nielsen Hádrons Exóticos com o Prof. RômuloHádrons Exóticos com o Prof. Rômulo (um pouco técnico !) Artigo do PIBIC-2007 do Aluno Pablo Wagner da UFCG sobre os Pentaquarks Curso de Teoria de Grupos com o Prof. João BarataCurso de Teoria de Grupos com o Prof. João Barata (excelente !) Dos Raios-X aos Quarks por Emilio Segrè Cursos de Partículas do IST-Portugal Agradeço também a ajuda da Wikipédia (link2) Artigo da RBEF em 2007 de Cristiane Oldoni da Silva; Paulo Laerte Natti, Modelo de quarks e sistemas multiquarks Painel da Regra de Soma da Z(4430) Painel da Regra de Soma da Z(4430) (muito técnico !)


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