Partículas e Campos. Panoramas da Física
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- Adriano Weber Imperial
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1 Partículas e Campos Panoramas da Física
2 Programa - Física de partículas, teoria de campos e além. - Interações fundamentais e o modelo padrão. - Interações eletromagnéticas. - Interações fracas e o Higgs. - Interações nucleares fortes e o confinamento de quarks e gluons. - O problema de quantizar a gravidade. - O LHC
3 Física de Partículas e Teoria de Campos Força vs. Interação: A natureza quântica do mundo microscópico - Forças atuam à distância sobre um corpo (mundo macro) - As interações atuam através de troca de partículas mediadoras (mundo micro).
4 A Física de Partículas estuda as interações fundamentais entre partículas fundamentais Física de partículas experimental: Através de colisões entre átomos a uma velocidade próxima a da luz estuda-se os fragmentos e suas propriedades.
5 Teoria Quântica de Campos: Desenvolve a teoria utilizada na Física de partículas. É resultado da união entre a Mecânica Quântica e a Teoria da Relatividade Restrita.
6 Localização da teoria quântica de campos
7 O modelo padrão
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9 Eletrodinâmica Quântica
10 - Descoberta entre Feynman, Schwinger e Tomonaga. - Nobel de Descreve a interação entre partículas carregadas eletricamente (matéria) através da troca de fótons (luz). - É a melhor teoria já feita pelo homem, possuindo o melhor acordo entre teoria experiência. - Setor do modelo padrão: elétrons, múons e neutrinos. Mediador:fóton.
11 Interações nucleares fracas
12 - Descoberta nos anos 60 por Glashow, Salam e Weinberg. - Nobel de Descreve interações que ocorrem no núcleo atômico, alterando o sabor das partículas. - Setor do modelo padrão: Quarks e leptons. Mediadores: Bósons vetoriais. - Explica o decaimento Beta (fusão estelar - Sol).
13 Mecanismo de Higgs - Os mediadores das interações não possuem massa na teoria inicial! Contudo, os bósons vetoriais possuem massa não nula. De onde vem essa massa?
14 Para gerar massa vem o bóson de Higgs.
15 - O Higgs gera massa para todas as outras partículas massivas. - O Higgs fornece portanto a explicação para a origem das massas. - O modelo padrão está portanto sustentado pelo Higgs, que ainda foi encontrado nos aceleradores de partículas.
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17 Cromodinâmica Quântica
18 - Descoberta entre os anos 50 e Nobel de 2004 Gross, Wilczek, Politzer. - Descreve a interação nuclear forte. Ocorre no núcleo atômico alterando a cor das partículas. - Setor do modelo padrão: Quarks. Mediadores: Gluons. - É a interação responsável pela coesão do núcleo atômico. Por isso o nome gluon.
19 Liberdade assintótica: A altas energias, os quarks e gluons são quase livres. Este estado é conhecido como plasma de quarks e gluons.
20 Confinamento: A baixas energias os quarks e gluons se unem formando os hadrons (prótons, neutrons, mesons...). A interação entre quarks e gluons se torna tão forte que passa a ser impossível separar tais estados ligados. Confinamento de quarks... e gluons.
21 - O confinamento ainda é um desafio teórico. Não existe demonstração que a QCD prevê o confinamento. Este problema vale US$ ,00!!!
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23 Gravidade Quântica
24 - A teoria da relatividade geral é incompatível com a teoria quântica de campos!!! - Quase um século tentando quantizar a gravidade.
25 Teoria de cordas - Possui todas as teorias dentro dela. - Resolve o problema da gravidade tornando-a uma teoria efetiva. - Não necessita de renormalização. - Mas...
26 - Teoria de cordas 26 dimensões. - Teoria de supercordas 10 dimensões. - Ainda: mais (super) partículas, vácuo taquiônico...
27 Loop quantum gravity - Espaço-tempo discreto (quântico). - Não possui a relatividade geral em seu limite efetivo.
28 Cordas, LQG, ou outras alternativas... Continuaremos em busca da gravidade quântica...
29 Large Hadron Colider
30 No LHC procuramos: - O Higgs; - Dimensões extras; - Novas partículas; - Fenômenos ainda não pensados (nova Física).
31 LHC - Fica em Genebra, na fronteira da França com a Suiça. - Possui 27Km de circunferência e fica a 100m de profundidade. - Levou 26 anos para conclusão. - Trabalham físicos de 35 países + engenheiros, técnicos... - Foram gastos US$ ,00. - Velocidade dos prótons na colisão 99, %c. - Temperatura na colisão de 10^16 ºC 1 milhão de vezes mais quente que centro do Sol.
32 O LHC é a maior colaboração da história da humanidade onde 35 países abriram mão de suas diferenças para realizar um único objetivo: Entender a estrutura e o funcionamento do Universo.
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34 Finalmente encontraram o Higgs no LHC
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