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

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

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

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

O Grande Colisor de Hádrons (LHC)

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O que se espera de uma colisão no LHC ?

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O que se espera de uma colisão no LHC ? Uma produção de uma infinidade de partículas “elementares”: n, p, p^-, e+, e-, pi’s, K’s, fótons, etc...

O que se espera de uma colisão no LHC ?

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

A simetria de SU(2) nos garante que: 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

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

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} Observável de carga !! + Regras de comutação !! + Regras de anti-comutação !! Casimir do Grupo (define o multipleto)

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

Modelo de Shoichi Sakata (1956) 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) ? ? d(1873) Exercício Interessante: Como eu posso entender o trítium? I(JP)=1/2(1/2+)

SU(3) de sabor ( Os quarks !!) Gell-Mann 1961 I{+} 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> I{-} W{+} V{-} V{+} W{-} Observável de estranheza !! |s> 3 Observável de carga !! + Regras de comutação !! + Regras de anti-comutação !! Casimir do Grupo (define o multipleto)

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

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

Bárions SU(3)(X)SU(3)(X)SU(3)=10+8+8+1 decupleto

Bárions SU(3)(X)SU(3)(X)SU(3)=10+8+8+1 octeto

Bárions SU(3)(X)SU(3)(X)SU(3)=10+8+8+1

Quem são esses 18 Bárions ? 8 1 A Cor !! 10 S=3/2 S=1/2 150MeV S=1/2 ??? ms (aprox=)100MeV (PDG-2008) Medido 3 anos depois da predição de Gell-Mann !! (Barnes, PRL 12 204) (1964) S=1/2

Descoberta da Ω(1672) -

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

A COR

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

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

Alguma coisa nova na física hadrônica Pentaquarks 2003 + (1540) c (3099) DsJ(2317) DsJ(2460) X (3872) Y(4260) Z(4430) Z1(4051), Z2(4248) 2004 2005 2007 Tetraquarks 2008

Breve história da  (1540) + D. Diakonov et al., Z. Phys.-1997 12 C LEPS Coll., PRL-2003 CLAS Coll., PRD-2006

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

Descoberta da Z (4430) em 2007 + Belle Coll., PRL-2008

A Força Forte (QCD)

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

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

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

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