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À procura do infinitamente pequeno. Universo partículas átomos peixinho de aquário baleias Everest 0.01 = 10 -2 1000 = 10 3 Terra - Sol Universo (observado)

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Apresentação em tema: "À procura do infinitamente pequeno. Universo partículas átomos peixinho de aquário baleias Everest 0.01 = 10 -2 1000 = 10 3 Terra - Sol Universo (observado)"— Transcrição da apresentação:

1 À procura do infinitamente pequeno

2 Universo partículas átomos peixinho de aquário baleias Everest 0.01 = = 10 3 Terra - Sol Universo (observado) diâmetro da Via-Láctea

3 Ciência fundamental Estuda as profundezas da estrutura da matéria A natureza do espaço e do tempo A origem, evolução e o destino do Universo Cosmologia Física de Partículas

4 Qual a resposta da ciência contemporânea ? Como esta resposta é construída ? modelo padrão O que é a matéria? teoria fundamentos experim. introdução histórica tecnologia questões atuais sociologia

5 Por que estudar as partículas?

6 Porque tudo é feito delas: estrelas, árvores, pessoas, água... Porque o estudo das partículas nos revela como o universo funciona... Porque sempre se pode descobrir coisas inesperadas que nem sequer desconfiamos... Porque procurar partículas é divertido e interessante...

7 Filósofos gregos Átomo Elemento unificador Realidade última é distinta da realidade aparente Relações matemáticas na natureza Na realidade não sabemos de nada, pois a verdade jaz nas profundezas... Demócrito

8 A tabela periódica Dalton: Um átomo para cada tipo de elemento Átomos idênticos Mendeleyev: (1870) Ordem por peso atômico Propriedades similares em colunas Preditos três novos elementos: germânio gálio escândio Triunfo da tabela periódica e da hipótese atômica Mec. quântica: explicou com detalhes 60 anos depois!

9 O átomo moderno Tubo de raios catódicos Thompson, Crookes (1897) Descoberta do elétron Início da física de partículas! Vários modelos para o átomo objeto neutro Pudim de passas: uma bola de carga positiva com elétrons dentro

10 Radiação Descoberta dos raios X Röntgen 1896

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12 radiação P. Curie, M. Curie, Bequerel 1903 fonte amostra radioativa chumbo núcleos de hélio elétrons de descobertas interessantes a ferramentas fundamentais

13 Experimento de Rutherford deflexões pequenas partículas numa folha fina de ouro

14 Experimento de Rutherford "Foi como se um tiro de arma pesada fosse disparado numa folha de papel e a bala ricocheteasse!"

15 Experimento de Rutherford Toda a matéria concentrada no núcleo Escala: bola de ping-pong no meio do Maracanã elétrons circulando nas arquibancadas Vazio! Experimento padrão da física de partículas (espalhamento)

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17 Câmaras de Bolhas

18 Realidade das Partículas Elementares "O fato de se ver uma partícula elementar, ainda que de forma indireta - numa câmara de bolha ou de nuvens - dá suporte à visão de que as menores unidades da matéria são objetos físicos reais, existindo no mesmo sentido que as flores e as pedras o fazem." Werner Heisenberg, "The Physicist's Conception of Nature"

19 Antimatéria Mecânica quântica + relatividade duas soluções Dirac (1930) Anderson (1934) pósitron energiamatériaantimatéria +

20 Antipróton

21 1960: centenas de novas partículas descobertas laboratório raios cósmicos Zoológico de partículas propriedades bem definidas Como entender? decaimento

22 Modelo Padrão Toda a matéria é composta de partículas elementares, os quarks e os léptons As partículas interagem trocando outras partículas

23 uu d ud d próton neutron Primeira família u up d down elétron neutrino e e

24 Partículas Elementares Quarks c charme t top s estranho b beleza Léptons múon u up d down elétron neutrino e e tau neutrino H higgs

25 Onde estavam os quarks? Experimentos de laboratório Raios cósmicos Meteoritos Rochas do mar Quarks são objetos matemáticos que não possuem realidade física???

26 Espalhamento Inelástico Profundo Versão mais refinada do experimento de Rutheford (SLAC, 1968) Elétrons incidindo em prótons e neutrons Dez vezes mais elétrons sendo espalhados em grandes ângulos Quarks???

27 Simetrias e Quarks sistema continua o mesmo após uma transformação Simetria: Modelo matemático dos quarks: simetria Um conjunto de transformações que não modifica o sistema forma uma estrutura conhecida como um grupo Matemáticos já tinham catalogado os grupos

28 Será tão fácil assim? Tudo feito de quarks e elétrons?

29 dddudduuduuu ddsudsuus dssuss sss Ômega

30 Ômega 31 de Janeiro de 1964 massa: MeV 31 autores

31 Modelo Padrão: Interações Gravidade Forte Eletromagnética Fraca

32 Interações glúon g fóton w bóson W bóson Z Z eletromagnética fraca forte

33 Interações gravitacionalinfinitotodas eletromagnetica infinito carregadas fraca quarks e léptons forte 1 quarks e glúons alcance (m) intensidadequem sente

34 Eletromagnética t x momento magnético teoria: exp. :

35 Força fraca u u d u d d energia do sol relógio fosforescente

36 Força Forte Núcleo: resíduo da força entre os quarks Gluons interagem entre si, além de mediarem a força forte

37 Quarks: prisão perpétua

38 Jatos Z

39 Jatos no laboratório

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41 Vendo o invisível Comprimento de onda da luz determina o tamanho do objeto que pode ser visto luz m bactéria m moléculas m

42 Super microscópios

43 LEP a máquina mais complexa do mundo

44 Túnel rádio-freqüência focalizador encurvador

45 elétron (matéria) pósitron (antimatéria)

46 opal Aleph

47 O que se mede diretamente posições sucessivas das partículas (trajetórias) energia momentum carga

48 Esquema de um detetor magneto tracking calorimetro hadronico. calorimetro em. câmaras de múons

49 fótons Partículas nos sub-detetores trackingcal. em.cal. had. câmaras de múons

50 Tecnologia associada Eletrônica rápida Engenharia mecânica Engenharia elétrica Alto vácuo Química de gases Baixas temperaturas Supercondutividade

51 Computadores Simulação dos detetores e da análise dos dados Aquisição dos dados on line Reconstrução das trajetórias das partículas Estudos estatísticos dos dados Redes Internet (WWW)

52 Sociologia Experimentos: de físicos Vários países, muitas instituições Meritocracia Consenso nos resultados científicos Competição X colaboração

53 Questões em aberto Higgs Matéria X Antimatéria Grande unificação Os quarks e os léptons tem subestrutura? Muitos experimentos em andamento e planejados!

54 Como achar um quark?

55 ? " É que Deus sabe: no dia em que dele comerdes, vossos olhos se abrirão e sereis como deuses, conhecedores do bem e do mal." Gn 3,5

56 Referências The Search for Infinity, G. Fraser, E. Lillestol, I. Sellevag The Hunting of the Quark, M. Riordan The Experimental Foundations of Particle Physics, R. Cahn, G. Goldhaber aventuradasparticulas.ift.unesp.br

57 Ah que medo de começar e ainda nem sequer sei o nome da moça. Sem falar que a história me desespera por ser simples demais. O que me proponho contar parece fácil e à mão de todos. Mas a sua elaboração é muito difícil. Pois tenho que tornar nítido o que está quase apagado e que mal vejo. Com mãos de dedos duros enlameados apalpar o invisível na própria lama. A hora da estrela, Clarisse Lispector

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59 Gota dágua

60 Gosto da gota dagua que se equilibra na folha rasa, tremendo ao vento. Todo o universo, no oceano do ar, secreto vibra: e ela resiste, no isolamento. Seu cristal simples reprime a forma, no instante incerto: pronto a cair, pronto a ficar - límpido e exato. E a folha é um pequeno deserto para a imensidade do ato. Cecília Meireles Viagem Epigrama n. o 5

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