As antipartículas: a descoberta do pósitron

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1 As antipartículas: a descoberta do pósitron

2 O contexto da época 1926 Erwin Schrödinger:
Equação de onda para partícula (previsão de De Broglie)

3 Arnold Sommerfeld 1926 Paul Dirac
Necessidade de correções relativística para elétrons em órbitas em torno de núcleos. 1926 Paul Dirac Buscou conciliar as duas teorias: Equação de onda para partículas (Mecânica Quântica) e a Relatividade, chegando a seguinte solução:

4 Solução para partículas livres:
(parte positiva) (parte negativa)

5 Evidenciou que espaço e matéria não se excluem.
Energias negativas: necessidade de repensar o vácuo. Nova interpretação do vácuo: Região do espaço onde se teria a menor energia possível, deixando de ser aquele espaço totalmente ausente de matéria Evidenciou que espaço e matéria não se excluem.

6 Modelo de Dirac: “mar de elétrons”
O vácuo então, na interpretação de Dirac, seria o estado de todos os níveis de energia negativa ocupados por elétrons, tendo uma estrutura complexa com uma energia total negativa e infinita. Contudo, um elétron do estado negativo poderia ser excitado passando para o estado positivo, deixando no vácuo o que Dirac chamou de buraco. Esse buraco seria interpretado como uma partícula positiva de energia positiva – MAR DE ELÉTRONS

7 Modelo de Dirac: “mar de elétrons”

8 Primeiro candidato: o próton
No entanto a massa deveria ser igual ao do elétron. Então, como conceber uma partícula de mesma massa que o elétron, porém positiva? Descrença na proposta de Dirac

9 1932 - Detecção da partícula prevista por Dirac: Anderson
Anderson: análise de rastros de partículas Pósitron (e+) : a primeira antipartícula

10 O desconforto do “mar de elétrons”
Final da década de 40: proposta de uma solução Os estados de energia negativa passaram a ser interpretados como estados correspondentes as antipartículas que só foi possível com o desenvolvimento do Eletrodinâmica Quântica (QED) por Richard Feynman Toda partícula possui uma antipartícula Antipartículas: Mesma massa das partículas Uma propriedade contrária das partículas

11 Exemplos: nêutron e neutrino
antinêutron Carga Spin 1/2 massa 939,27 MeV Nº bariônico +1 -1 neutrino antineutrino Carga Spin 1/2 massa < 16 eV Nº leptônico +1 -1

12 Antipróton: p Antinêutron: n Antielétron: e+ Antiquarks: u, d, s, c, b, t

13 Átomos de anti hidrogênio (formados por um pósitron e um antipróton) são hoje em dia produzidos rotineiramente para pesquisa em grandes aceleradores Apesar de soar com um tom de ficção científica, a Teoria proposta por Dirac foi estendida a todas as partículas e não proíbe a formação de antiátomos e, conseqüentemente, aglomerados deles, dando forma a antiseres, porém as antipartículas são raras, sendo a combinação entre elas, bem improvável.

14 Aniquilação e produção de partículas
Produção: fóton com energia suficiente para produzir as partículas. Aniquilação: partículas e antipartícula se colidem produzindo energia (fótons) Em ambos processos deve-se conserva energia e momento.

15 Conseqüências da descoberta do pósitron
Revisão do conceito de ELEMENTAR o conceito de partícula elementar passou por um profundo processo de revisão, culminado no entendimento que estas partículas não são necessariamente imutáveis e indestrutíveis. Mudança na idéia do VÁCUO Aceitação definitiva das ANTIPARTÍCULAS Explicação para o EFEITO CASIMIR Possível detecção de BURACOS NEGROS