Física Moderna Física Moderna Do Átomo ao LHCDo Átomo ao LHC

Isaac NewtonIsaac Newton

“ “ A natureza e suas leis ocultavam-se nas A natureza e suas leis ocultavam-se nas Trevas, Deus disse “ Que Newton se faça”, e Trevas, Deus disse “ Que Newton se faça”, e fez-se a Luz.” fez-se a Luz.”

Alexander Pope Alexander Pope

Max Max Karl Ernest LudwigKarl Ernest Ludwig Planck Planck

“ “ É como uma pessoa pudesse tomar ou uma garrafa de É como uma pessoa pudesse tomar ou uma garrafa de cerveja ou cerveja nenhuma, mas fosse impedida por cerveja ou cerveja nenhuma, mas fosse impedida por uma lei da natureza de tomar qualquer quantidade de uma lei da natureza de tomar qualquer quantidade de cerveja entre zero e uma garrafa.”cerveja entre zero e uma garrafa.”

George Gamow sobre física quânticaGeorge Gamow sobre física quântica

http://www.fisicanimada.net.br/?q=fisica_moderna/blackbody_nav

Albert EinsteinAlbert Einstein

“ “ Deus não joga dados com o universo” Deus não joga dados com o universo” Albert Einstein Albert Einstein

http://www.fisicanimada.net.br/?q=fisica_moderna/photoelectric

Ernest RutherfordErnest Rutherford

“ “Foi a coisa mais incrível que aconteceu em toda a minha vida. Foi a coisa mais incrível que aconteceu em toda a minha vida. Era tão incrível como se você disparasse um projétil de Era tão incrível como se você disparasse um projétil de 15 polegadas contra um pedaço de papel e o projétil 15 polegadas contra um pedaço de papel e o projétil ricocheteasse de volta”ricocheteasse de volta”

Ernest RutherfordErnest Rutherford

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Niels Henrik David Bohr Niels Henrik David Bohr

“ “ Todas as minhas tentativas de adaptar o fundamento teórico da física a Todas as minhas tentativas de adaptar o fundamento teórico da física a esse conhecimento fracassaram por completo. Era como se tivessem esse conhecimento fracassaram por completo. Era como se tivessem arrancado o chão sob os pés de uma pessoa, sem nenhuma base firme arrancado o chão sob os pés de uma pessoa, sem nenhuma base firme sobre o qual se pudesse ter construído.” sobre o qual se pudesse ter construído.”

Albert Einstein, com relação às implicações da Física QuânticaAlbert Einstein, com relação às implicações da Física Quântica

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Física de PartículasFísica de Partículas

-Força Gravitacional-Força Gravitacional

-Força Eletromagnética-Força Eletromagnética

-Força Nuclear Forte-Força Nuclear Forte

-Força Nuclear Fraca-Força Nuclear Fraca

Forças Fundamentais Forças Fundamentais

Força GravitacionalForça Gravitacional

Força EletromagnéticaForça Eletromagnética A força eletromagnética é a força que se A força eletromagnética é a força que se manifesta entre partículas eletrizadas, englobando manifesta entre partículas eletrizadas, englobando as forças elétrica e magnética.as forças elétrica e magnética.

• Responsável pela ligação Responsável pela ligação entre o elétron e o núcleo entre o elétron e o núcleo atômicoatômico• Sua intensidade é cerca Sua intensidade é cerca de 100 vezes menor que a de 100 vezes menor que a força nuclear forte.força nuclear forte.

Força Nuclear ForteForça Nuclear Forte

• A Força forte é a que mantém a coesão do A Força forte é a que mantém a coesão do núcleo atômico garantindo a união dos QUARKS núcleo atômico garantindo a união dos QUARKS para formarem os PRÓTONS E NÊUTRONS. para formarem os PRÓTONS E NÊUTRONS. • Sua intensidade é da ordem de 10Sua intensidade é da ordem de 103838 vezes maior vezes maior que a força gravitacional.que a força gravitacional.• Sua ação só se manifesta para distâncias Sua ação só se manifesta para distâncias menores que 10menores que 10-15-15m (1 Fermi), ou seja, m (1 Fermi), ou seja, dimensões inferiores a do núcleo atômico.dimensões inferiores a do núcleo atômico.

• A Força Nuclear Forte também pode ser A Força Nuclear Forte também pode ser chamada de força hadrônica, ela só se chamada de força hadrônica, ela só se manifesta entre os hádronsmanifesta entre os hádrons

• Os hádrons formam um grupo de partículas Os hádrons formam um grupo de partículas em que fazem parte os prótons e os nêutronsem que fazem parte os prótons e os nêutrons

Observação:Observação:

• Força Nuclear Forte não atua nos Força Nuclear Forte não atua nos elétrons, eles estão fora do seu raio de elétrons, eles estão fora do seu raio de ação.ação.

• Essa força é responsável pela emissão de Essa força é responsável pela emissão de elétrons por parte dos núcleos de algumas elétrons por parte dos núcleos de algumas substâncias radioativas. substâncias radioativas.

• Esse processo também é conhecido como Decaimento Beta

Força Nuclear FracaForça Nuclear Fraca

Força Nuclear FracaForça Nuclear Fraca• Atua entre os Léptons e os hádronsAtua entre os Léptons e os hádrons

• Grupo de partículas na qual faz parte os Grupo de partículas na qual faz parte os elétronselétrons

Léptons:Léptons:

• A intensidade da força nuclear fraca é da ordem A intensidade da força nuclear fraca é da ordem de 10de 102525 vezes maior que a força gravitacional. vezes maior que a força gravitacional.

AntipartículasAntipartículas

• Carl David Anderson, Americano (1905...1991)Carl David Anderson, Americano (1905...1991)

• Detectou em 1932 a existência de uma Detectou em 1932 a existência de uma partícula idêntica ao elétron.partícula idêntica ao elétron.

• Essa partícula apresentava a mesma massa, Essa partícula apresentava a mesma massa, porém carga elétrica positiva.porém carga elétrica positiva.• Essa partícula foi denominada antielétron, Essa partícula foi denominada antielétron, mais tarde ela foi chamada de pósitron.mais tarde ela foi chamada de pósitron.

Aniquilação de ParesAniquilação de Pares• Acontece quando ocorre a interação entre a Acontece quando ocorre a interação entre a partícula e sua antipartículapartícula e sua antipartícula

Nesse encontro ocorre a Nesse encontro ocorre a emissão de 2 fótons emissão de 2 fótons de radiação gama, de radiação gama, fótons de alta energia.fótons de alta energia.

ee++ + + ee--

• Elétron ( eElétron ( e-- ) e Pósitron ( e ) e Pósitron ( e++ ) )

Exemplo:Exemplo:

22

AntimatériaAntimatéria

• Partículas carregadas são atiradasem um líquido aquecido acima de seu ponto de ebulição.

• Foi o detector de partículas usado de 1953 até os anos 70.

Câmara de bolhasCâmara de bolhas

• As partículas deixam para trás um rastro constituído de bolhas.

• Assim é fácil achar a trajetória das partículas e descobrir coisas importantes como sua carga e sua massa. 

Medindo as Cargas

Os sinais das partículas carregadas podem facilmente ser determinados já que elas se curvam para direções opostas.

Trajetórias

Aceleradores de PartículasAceleradores de Partículas

• As antipartículas constituem o que chamamos As antipartículas constituem o que chamamos de antimatéria. de antimatéria.

• Descobertas: antipróton e antinêutronDescobertas: antipróton e antinêutron

Partículas Fundamentais da Matéria• Até o momento consideradas indivisíveis.

Partículas FundamentaisPartículas Fundamentais

FótonsFótons LéptonsLéptons HádronsHádrons

LéptonsLéptons Elétron, neutrino, múon, tau e suas antipartículas Elétron, neutrino, múon, tau e suas antipartículas

MésonsMésons BárionsBárions

HádronsMésons

• Um tipo de méson, o ou píon, foi descoberto por um físico brasileiro, chamado de Cesar Lattes, em 1947, nascido em Curitiba.

• Próton, Nêutron, Lambda, Sigma, Omega e suas antipartículas são chamadas de bárions

Bárions

LHC – Grande Colisor de HádronsLHC – Grande Colisor de Hádrons

LHC – Grande Colisor de HádronsLHC – Grande Colisor de Hádrons Possui um túnel de 27 km de extensão que era usado no Possui um túnel de 27 km de extensão que era usado no

Grande Colisor de Elétrons e Pósitrons (LEP). Ao invés Grande Colisor de Elétrons e Pósitrons (LEP). Ao invés de colidir pósitrons e elétrons, a colisão agora será entre de colidir pósitrons e elétrons, a colisão agora será entre prótons. A energia total de colisão entre dois prótons será prótons. A energia total de colisão entre dois prótons será da ordem de 14 TeV, com essa energia espera-se da ordem de 14 TeV, com essa energia espera-se observar traços do Bóson de Higgs, se estes observar traços do Bóson de Higgs, se estes efetivamente existirem. efetivamente existirem.

Um dos principais objetivos do LHC é tentar explicar a Um dos principais objetivos do LHC é tentar explicar a origem da massa das partículas elementares, entre origem da massa das partículas elementares, entre muitas outras coisas. Uma dessas experiências envolve a muitas outras coisas. Uma dessas experiências envolve a partícula bóson de Higgspartícula bóson de Higgs

Se a teoria de campos de Higg estiver correta, ela será Se a teoria de campos de Higg estiver correta, ela será descoberta pelo LHC. Procura-se também a existência da descoberta pelo LHC. Procura-se também a existência da supersimetriasupersimetria. .

Experiências que investigam a massa e a interação do Experiências que investigam a massa e a interação do gráviton também serão realizadas. gráviton também serão realizadas.

Essas experiências irão envolver aproximadamente 2 mil Essas experiências irão envolver aproximadamente 2 mil físicos de 35 países.físicos de 35 países.

As experiências por meio do LHC devem permitir As experiências por meio do LHC devem permitir descobrir várias partículas dotadas de cargas e energia e descobrir várias partículas dotadas de cargas e energia e exercendo as mesmas interações que as partículas do já exercendo as mesmas interações que as partículas do já conhecido Modelo Padrão.conhecido Modelo Padrão.

LHC – Grande Colisor de HádronsLHC – Grande Colisor de Hádrons

LHC – Grande Colisor de HádronsLHC – Grande Colisor de Hádrons

LHCLHC – The – The LLarge arge HHadron adron CColliderollider