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Física Moderna Do Átomo ao LHC. Isaac Newton A natureza e suas leis ocultavam-se nas Trevas, Deus disse Que Newton se faça, e fez-se a Luz. A natureza.

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1 Física Moderna Do Átomo ao LHC

2 Isaac Newton A natureza e suas leis ocultavam-se nas Trevas, Deus disse Que Newton se faça, e fez-se a Luz. A natureza e suas leis ocultavam-se nas Trevas, Deus disse Que Newton se faça, e fez-se a Luz. Alexander Pope

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4 Max Karl Ernest Ludwig Planck É como uma pessoa pudesse tomar ou uma garrafa de cerveja ou cerveja nenhuma, mas fosse impedida por uma lei da natureza de tomar qualquer quantidade de cerveja entre zero e uma garrafa. É como uma pessoa pudesse tomar ou uma garrafa de cerveja ou cerveja nenhuma, mas fosse impedida por uma lei da natureza de tomar qualquer quantidade de cerveja entre zero e uma garrafa. George Gamow sobre física quântica

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6 Albert Einstein Deus não joga dados com o universo Deus não joga dados com o universo Albert Einstein

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8 Ernest Rutherford Foi a coisa mais incrível que aconteceu em toda a minha vida. Era tão incrível como se você disparasse um projétil de 15 polegadas contra um pedaço de papel e o projétil ricocheteasse de volta Foi a coisa mais incrível que aconteceu em toda a minha vida. Era tão incrível como se você disparasse um projétil de 15 polegadas contra um pedaço de papel e o projétil ricocheteasse de volta Ernest Rutherford

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10 Niels Henrik David Bohr Todas as minhas tentativas de adaptar o fundamento teórico da física a esse conhecimento fracassaram por completo. Era como se tivessem arrancado o chão sob os pés de uma pessoa, sem nenhuma base firme sobre o qual se pudesse ter construído. Todas as minhas tentativas de adaptar o fundamento teórico da física a esse conhecimento fracassaram por completo. Era como se tivessem arrancado o chão sob os pés de uma pessoa, sem nenhuma base firme sobre o qual se pudesse ter construído. Albert Einstein, com relação às implicações da Física Quântica

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13 Física de Partículas

14 -Força Gravitacional -Força Eletromagnética -Força Nuclear Forte -Força Nuclear Fraca Forças Fundamentais

15 Força Gravitacional

16 Força Eletromagnética A força eletromagnética é a força que se manifesta entre partículas eletrizadas, englobando as forças elétrica e magnética. A força eletromagnética é a força que se manifesta entre partículas eletrizadas, englobando as forças elétrica e magnética. Responsável pela ligação entre o elétron e o núcleo atômico Responsável pela ligação entre o elétron e o núcleo atômico Sua intensidade é cerca de 100 vezes menor que a Sua intensidade é cerca de 100 vezes menor que a força nuclear forte.

17 Força Nuclear Forte A Força forte é a que mantém a coesão do núcleo atômico garantindo a união dos QUARKS para formarem os PRÓTONS E NÊUTRONS. A Força forte é a que mantém a coesão do núcleo atômico garantindo a união dos QUARKS para formarem os PRÓTONS E NÊUTRONS. Sua intensidade é da ordem de vezes maior que a força gravitacional. Sua intensidade é da ordem de vezes maior que a força gravitacional. Sua ação só se manifesta para distâncias menores que m (1 Fermi), ou seja, dimensões inferiores a do núcleo atômico. Sua ação só se manifesta para distâncias menores que m (1 Fermi), ou seja, dimensões inferiores a do núcleo atômico.

18 A Força Nuclear Forte também pode ser chamada de força hadrônica, ela só se manifesta entre os hádrons A Força Nuclear Forte também pode ser chamada de força hadrônica, ela só se manifesta entre os hádrons Os hádrons formam um grupo de partículas em que fazem parte os prótons e os nêutrons Os hádrons formam um grupo de partículas em que fazem parte os prótons e os nêutrons Observação: Força Nuclear Forte não atua nos elétrons, eles estão fora do seu raio de ação. Força Nuclear Forte não atua nos elétrons, eles estão fora do seu raio de ação.

19 Essa força é responsável pela emissão de elétrons por parte dos núcleos de algumas substâncias radioativas. Essa força é responsável pela emissão de elétrons por parte dos núcleos de algumas substâncias radioativas. Esse processo também é conhecido como Decaimento Beta Força Nuclear Fraca

20 Atua entre os Léptons e os hádrons Atua entre os Léptons e os hádrons Grupo de partículas na qual faz parte os elétrons Grupo de partículas na qual faz parte os elétrons Léptons: A intensidade da força nuclear fraca é da ordem de vezes maior que a força gravitacional. A intensidade da força nuclear fraca é da ordem de vezes maior que a força gravitacional.

21 Antipartículas Carl David Anderson, Americano ( ) Carl David Anderson, Americano ( ) Detectou em 1932 a existência de uma partícula idêntica ao elétron. Detectou em 1932 a existência de uma partícula idêntica ao elétron. Essa partícula apresentava a mesma massa, porém carga elétrica positiva. Essa partícula apresentava a mesma massa, porém carga elétrica positiva. Essa partícula foi denominada antielétron, mais tarde ela foi chamada de pósitron. Essa partícula foi denominada antielétron, mais tarde ela foi chamada de pósitron.

22 Aniquilação de Pares Acontece quando ocorre a interação entre a partícula e sua antipartícula Acontece quando ocorre a interação entre a partícula e sua antipartícula Nesse encontro ocorre a emissão de 2 fótons de radiação gama, fótons de alta energia. e + + e - Elétron ( e - ) e Pósitron ( e + ) Elétron ( e - ) e Pósitron ( e + ) Exemplo: 2

23 Antimatéria Partículas carregadas são atiradas em um líquido aquecido acima de seu ponto de ebulição. Foi o detector de partículas usado de 1953 até os anos 70. Câmara de bolhas As partículas deixam para trás um rastro constituído de bolhas. Assim é fácil achar a trajetória das partículas e descobrir coisas importantes como sua carga e sua massa.

24 Medindo as Cargas Os sinais das partículas carregadas podem facilmente ser determinados já que elas se curvam para direções opostas. Trajetórias

25 Aceleradores de Partículas As antipartículas constituem o que chamamos de antimatéria. As antipartículas constituem o que chamamos de antimatéria. Descobertas: antipróton e antinêutron Descobertas: antipróton e antinêutron

26 Partículas Fundamentais da Matéria Até o momento consideradas indivisíveis. Partículas Fundamentais FótonsLéptons Hádrons Léptons Elétron, neutrino, múon, tau e suas antipartículas MésonsBárions

27 Hádrons Mésons Um tipo de méson, o ou píon, foi descoberto por um físico brasileiro, chamado de Cesar Lattes, em 1947, nascido em Curitiba. Próton, Nêutron, Lambda, Sigma, Omega e suas antipartículas são chamadas de bárions Bárions

28 LHC – Grande Colisor de Hádrons

29 Possui um túnel de 27 km de extensão que era usado no Grande Colisor de Elétrons e Pósitrons (LEP). Ao invés de colidir pósitrons e elétrons, a colisão agora será entre prótons. A energia total de colisão entre dois prótons será da ordem de 14 TeV, com essa energia espera-se observar traços do Bóson de Higgs, se estes efetivamente existirem. Possui um túnel de 27 km de extensão que era usado no Grande Colisor de Elétrons e Pósitrons (LEP). Ao invés de colidir pósitrons e elétrons, a colisão agora será entre prótons. A energia total de colisão entre dois prótons será da ordem de 14 TeV, com essa energia espera-se observar traços do Bóson de Higgs, se estes efetivamente existirem.

30 Um dos principais objetivos do LHC é tentar explicar a origem da massa das partículas elementares, entre muitas outras coisas. Uma dessas experiências envolve a partícula bóson de Higgs Um dos principais objetivos do LHC é tentar explicar a origem da massa das partículas elementares, entre muitas outras coisas. Uma dessas experiências envolve a partícula bóson de Higgs Se a teoria de campos de Higg estiver correta, ela será descoberta pelo LHC. Procura-se também a existência da supersimetria. Se a teoria de campos de Higg estiver correta, ela será descoberta pelo LHC. Procura-se também a existência da supersimetria. Experiências que investigam a massa e a interação do gráviton também serão realizadas. Experiências que investigam a massa e a interação do gráviton também serão realizadas. Essas experiências irão envolver aproximadamente 2 mil físicos de 35 países. Essas experiências irão envolver aproximadamente 2 mil físicos de 35 países. As experiências por meio do LHC devem permitir descobrir várias partículas dotadas de cargas e energia e exercendo as mesmas interações que as partículas do já conhecido Modelo Padrão. As experiências por meio do LHC devem permitir descobrir várias partículas dotadas de cargas e energia e exercendo as mesmas interações que as partículas do já conhecido Modelo Padrão. LHC – Grande Colisor de Hádrons

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32 LHC – The Large Hadron Collider


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