Cap. 44 Exercício. Partículas, e o início do Universo... Obs. - Levar a calculadora científica para a prova 3.

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1 Cap. 44 Execício Patículas, e o início do Univeso... Obs. - Leva a calculadoa científica paa a pova 3.

2 Classificação de patículas: Léptons: eléton, neutino-e - ; úon, neutino-; tau, neutino-τ Não sofe a inteação fote Quaks (feions): up (u), down (d), chae (c), estanho (s), top (t), botto (b). Sofe a inteação fote Hádons Báions (feions; foados po 3 Quaks): (ex. de spin ½): póton, nêuton, labda, siga, siga -, siga 0, csi, csi 0. Mésons (bósons; foados po 1 Quak e 1 anti-quak): (ex. de spin 0): píon 0,,-,káon 0,,-, eta, eta Sofe a inteação fote Quaks e Léptons paece se patículas fundaentais, se nenhua estutua intena (hoje!)

3 Leis de Consevação......dos N os Leptônicos (eletônico, uônico, tauônico);... do N o Baiônico (Báions: 1; anti-báions: - 1; outas patículas: 0);... da Estanheza (S 1, 0, - 1; ): apenas e eações que envolve a inteação fote.

4 Pob. 1 A patícula A A ρ e seus podutos decae de acodo co as seguintes eações : 0, (a) Quais são os podudos finais (estáveis) do decaiento? (b) A patícula A ρ 0 é u feion ou u bóson? A patícula é u éson ou u báion? Qual é o núeo baiônico da patícula?,, e e,,, (a) Os podutos estáveis do decaiento são as patículas eleentaes que não apesenta novas eações de decaiento, ou seja: elétons, pósitons, neutinos e anti-neutinos: ρ 0 A e e 5 4v (b) Coo os esons e tê spin inteio então te de se u bóson. Coo as patículas finais são todas leptônicas, então A te núeo baiônico zeo; potanto, esta patícula só pode se u éson. A

5 Pob. - Use as leis de consevação paa identifica a patícula "x nas seguintes eações, que são ediadas pela inteação fote: a) p p p Λ 0 x ou: p Λ 0 x b) p p n x Caga: (1) (0) (1) Spin: (1/) (1/) (0) Estanheza: (0) (-1) (1) N o Baiônico: (1) (1) (0) Caga: (1) (-1) (0) (0) Spin: (1/) (1/) (1/) (1/) Estanheza: (0) (0) (0) (0) N o Baiônico: (1) (-1) (1) (-1) x

6 Pob. 3 - Ua patícula que está se ovendo co ua enegia cinética de 0 MeV decai atavés da eação. Calcule a enegia cinética total dos podutos do decaiento. n Σ Σ ) ( ) ( ) ( c c c n i n i f f i Σ Σ MeV MeV MeV MeV 0 MeV f f

7 Pob. 4 U píon positivo estacionáio pode decai de acodo co a eação: Qual é a enegia cinética do antiúon ( )? Qual é a enegia cinética do neutino? 0 Consevação de enegia: c c c Q 33, 9MeV c c c Q ~ 0 (139,6 5,7 0) MeV Consevação de oento linea: p 0 p Eq. elativística: p c ( pc ) c 0 c p p ( p c) ( p c 88% da enegia cinética vai paa o neutino ) p 4, 1MeV 9, 8MeV

8 Pob. 5 Ua paticula estacionáia 1 decai e patículas e 3, que são eitidas e dieções opostas co oentos iguais. Moste que a enegia cinética da patícula é dada po: 1 [( ) E1 E E3 ] Consevação de enegia: 3 E1 1 E E3 E 1 1 E E3 3 Consevação de oento linea: p 1 p p3 p 1 0 p p3 1 ( p c Eq. elativística: ( pc) E 0 c) ( p3 ) E E 3 E 3 E1 E E [( E1 E) E E ]

9 H Expansão do univeso Lei de Hubble (199): v v : velocidade de ecessão (ou expansão); : distância do copo celeste à Tea; 71.0 k s.mpc 1.8 H k s.anos-luz H é a Constante de Hubble 1,8 6 3 s.anos-luz (1 Mpc (egapasec) k anos-luz) (1 ano-luz k) Idade do Univeso: T* v * * * H * 1 H anos

10 Pob. 6a O deslocaento do copiento de onda da luz de u ceto quasa indica que ele está se afastando da Tea co ua velocidade de,8 x 8 /s (93% de c). A que distância de nós se enconta o quasa? Lei de Hubbe: v H 8 v 5,8 / s 3 H 1,8 / s. ano 1,8x 9 ano Pob. 6b Ua ceta linha de eissão, detectada na luz de ua galáxia, te u copiento de onda λ det 1,1 λ, ond λ é o copiento de onda pópia da linha. A que distância a galáxia se enconta da Tea? Deslocaento Dopple: c. λ/ λ, paa << c v H c λ λ c λ Hλ luz (1 ano-luz k) λ λ det λ 1,1 λ λ 0, 1λ luz 8 (0,1)(3 / s) 3 1,8 / s. ano luz 1,4 9 ano luz (1 ano-luz k)

11 Pob. 7 - Se a lei de Hubble pudesse se extapolada indefinidaente, paa que distância a velocidade apaente de ecessão das galáxias seia igual à velocidade da luz? Fazendo: v, luz H luz c luz k/s anos luz k/(s.anos - luz) k (1 ano-luz k)

12 Pob. 8 Use a lei de consevação da estanheza paa deteina quais das seguintes eações são ediadas pela inteação fote: (a) o - (b) Λ o p Σ (c) Λ o p - (d) - p Λ o o dds Báions n dud sds Ξ - uds p uud sus Ξ o uus Σ - Λ o, Σ o Σ q-1 q0 q x ok x S 1 S 0 S -1 S - κ o ds η dd uu du ss du - η su κ - ok Mésons κ us A consevação da estanheza vale apenas paa inteações fotes as eações nas quais a estanheza não se conseva são ediadas po inteações facas. o sd κ o q-1 q0 q1

13 Pob. 9 - Calcule qual seia a enegia libeada se a Tea fosse aniquilada pela colisão co ua Antitea. E ( ) c T E ( kg)(3 8 /s) J E 8 E Little Boy ~ 3 Little Boy (Hioshia, 6/08/1945) kg de U 9 ~ 0.7 E Little Boy 6 13 J 35 (~ 0.6 g de 9U )