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Os aceleradores e detectores de partículas
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Raios Cósmicos Origem raios altamente energéticos proveniente do cosmos que atinge a atmosfera terrestre. Descobertos em 1912 Viktor Hess Experiências com eletroscópio em altitudes elevadas. Problemas com os raios cósmicos: Partículas com alta energia (3 x 1020 eV) difícil de ser controlado. Necessidade de criar novos maneiras de controlar as energias das partículas aceleradores de partículas (1012 eV).
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Aceleradores Primeiros aceleradores início da década de 40
Vantagem: fácil controle das partículas Problema: baixa energia Partículas com baixa energia difícil reprodução de eventos com os raios cósmicos.
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Funcionamento Aceleração diferença de potencial (V) + - + - - - - -
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Aceleração depende da diferença de potencial (V)
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Funcionamento Trajetória campo magnético (B) e velocidade (v)
- v - - - - - Fm - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
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Trajetória depende da velocidade (v) da partícula e do campo magnético (B)
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Acelerador do Fermilab - EUA
Descobriu o quark top Energia 2,36 TeV
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Acelerador de Brookhaven - EUA
Investiga quarks e gluons Energia 10 TeV
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Acelerador do CERN Raio = 27 Km. Energia 14 TeV
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Detectores de partículas
Câmara de nuvens (1912) estudo da radioatividade Vapor de água é confinado numa câmara fechada até o ponto de saturação. A seguir a pressão é diminuída, produzindo-se ar num estado supersaturado. A passagem de uma partícula carregada condensa essa massa de ar em gotículas diminutas de vapor, deixando assim, os vestígios da partícula que passou.
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líquido hidrogênio (p.f. -247 oC) ou deutério
Câmaras de bolhas (1952) líquido superaquecido (próximo do ponto de ebulição) Quando as partículas carregadas passam por um líquido, os átomos do líquido ionizam-se, produzindo bolhas exatamente como o processo de ebulição. As bolhas demarcam o trajeto das partículas. líquido hidrogênio (p.f. -247 oC) ou deutério
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Detectores modernos ALICE estudar o plasma de quarks
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ATLAS maior de todos - tamanho de um prédio de 5 andares
estudará o percurso e a energia das partículas
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CMS (compact Muon Solenoid)
Também estudará o percurso e a energia das partículas 15 m de diâmetro Irá produzir um campo magnético 105 vezes maior do que o da Terra
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LHCb (Large Hadron Collider beauty)
Instrumento mais sensível construído pelo homem Estudará a diferença entre matéria e antimatéria
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Calorímetro camadas mais externas dos detectores
Equipamentos medidores da energia, em termos de calor, das partículas. Ponto final do percurso da maioria das partículas.
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