19001900

19101910

19201920

19301930

19401940

19501950

19601960

19701970

19801980

19901990

20002000

20102010

InteracçõesInteracçõesPartículasPartículasElectromagnético

RelatividadeRelatividadeRestritaRestrita

Mecânica QuântiaMecânica QuântiaOnda/CorpúsculoOnda/CorpúsculoFermiões / BosõesFermiões / Bosões

Dirac Dirac AntimatérAntimatér

iaia

Bosões WBosões W

QEDQED

MaxwellMaxwell

SUSY

Higgs

Supercordas

UniversoUniverso

NewtonNewtonTeoria Cinética,Termodinâmica

MovimentMovimentoo

BrownianBrownianoo

RelatividadeRelatividadeGeralGeral

Nucleosíntese Nucleosíntese no Big Bangno Big Bang

Inflação (?)Inflação (?)

ÁtomoÁtomo

NúcleoNúcleo

ee--

pp++

nn

ZooPartícu-

las

uu

μμ - -

ππ

ννee

ννμμ

ννττ

dd ss

cc

ττ--

ττ--

bb

tt

Galáxias; Expansão do Universo

Fusão NuclearFusão Nuclear

Radiação Cósmica de Fundo (Micro-

ondas)

GUT

massamassa ν ν

CôrCôrQCDQCD

Energia Escura (?)

Matéria Escura

W Z

g

Fotão

Fraco Forte

e++

p--

Yukawa Yukawa TrocaTroca

ππ

BoltzmannBoltzmann

Radio-Radio-actividadactividad

ee

TecnologiasTecnologias

Geiger

Nuvens

Bubble

Ciclotrão

Detector Acelerador

RaiosCósmicos

Sincrotrão

Colisão e+e-

Colisão p+p-

Arrefecimento

Wire chamber

Online computers

WWW

GRID

Detectores Modernos

ViolaçãoViolaçãoP, C, CPP, C, CP

MODELO PADRÃO

Unificação E-FUnificação E-F

3 famílias3 famíliasAnisotropias RCF (COBE, WMAP)

1895

1905

1975

Electro- magnetismo

Mecânica

DecaimentDecaimento Beta o Beta (Fermi)(Fermi)

89

10

PARTÍCULAS

Descoberta do Tau (massa = 3500 me)

Leptões 1975

Diário do Martin Perl

SLAC (Martin Perl)

ννeeννee ννμμννμμ

e-e- µ-µ-

νtνt

--

Prémio Nobel 1995

Então e no sector dos quarks? ccuu

dd ss

tt

bb

?

?

PARTÍCULAS

Descoberta do Quark ‘Bottom’ (Fermilab)

Quarks

Em 1977 os físicos descobriram no Fermilab a partícula Upsilon = mesão com quark b e antiquark b.

O quark b tem carga -1/3 e uma massa aproximada de 4,5 GeV.

1977

ccuu

dd ss

Quarks

ννeeννee ννμμννμμ

e-e- µ-µ-

Leptons

bb

--

νtνt

tt

PARTÍCULAS

Descoberta do Quark ‘Top’ (Fermilab)

Quarks 1995

ccuu

dd ss

Quarks

tt

bb

PARTÍCULAS

Fred Reines

Neutrinos 1956

Descoberta do neutrino do electrão

Reactores Nucleares são uma grande fonte de anti-neutrinos

Coincidência dos sinais de captura do n e aniquilação positrão

A História dos Neutrinos

PARTÍCULAS

Jack Steinberger, 1962

Os neutrinos têm massa? Podem oscilar ?

Neutrino do “Muão”

Existem 2 tipos de neutrinos: tipo electrão e tipo muão

1962Neutrinos

Jack Steinberger, HST 2002

PARTÍCULASNeutrinos 2000

Descoberta do neutrino do tau

DONUT collaboration (Fermilab)

Então, quantos tipos há?!

O MODELO PADRÃO (2006)

100 GeV

1 GeV

1 MeV

0.01 eV

1 TeV

9

Pete

r H

igg

s

Mecanismo de Higgs

Como é que as partículas ganham massa?

Limites (95%)

LHC STARTUP IN 2008

new answers !

LARGE HADRON COLLIDER

25 ns

Event rate in ATLAS :

N = L x (pp) 109 interactions/s

Mostly soft ( low pT ) events

Interesting hard (high-pT ) events are rare

Colisões em LHC

• As condições do Universo logo após o Big-Bang serão recreadas no LHC.

13.7

Universo

O Cosmos no LHC

History of Our UniverseExtreme

?

HOJE

LHC

Gravidade:G M(r)/r2 = v2/rMassa interior: M(r) = v2 r / G

velocidade das estrelas (v)raio r

©A.De Angelis

O Mistério da Matéria Escura

Maior fracção de massa não brilha! O que é?!

Matéria Escura na Colisão de Galáxias

© C

HA

ND

RA

X-R

AY O

BSER

VA

TO

RY

MatériaNormalMatéria Escura

(Reconstruída)Matéria Escura

(Reconstruída)

Matéria Escura também aqui na nossa Galáxia!

• Espalhada pela galáxia, não agrupada!

• Nenhuma forma de matéria conhecida!

v

r (kpc)

©Anglo-Australian Observatory

© COBEM100 Milky Way Milky Way

Distance

Velo

city

O Mistério da Energia EscuraCientistas estudaram supernovas distantes para estimar a variação da expansão do Universo.

Esperavam que a taxa de expansão deveria diminuir desde o tempo do Big Bang.

Oops…NÃO está diminuindo!

fain

ter

• A Expansão do Universo está acelerando!

• Algo se sobrepõe à gravidade!

• Cientistas chamam-lhe ‘Energia Escura’

Evidência para EE! fa

inte

rfa

inte

r

E mais recentemente:

Lum

inos.

dim

inui

s/ efeito

DensidadeNão-Matéria

.vs.Densidade

Matéria

Fotografia bebé do Universo (380 000 anos de idade)

?

13.7

A Radiação Cósmica de Fundo do Universo

380000

A Expansão do Universo está Acelerando!

Verificação Independente!

©WMAP

Universo

Estudo da Radiação Cósmica de Fundo (COBE)(Prémio Nobel 2006)

T= 2.7 K

T= 3.3 mK(depois da subtracção do fundo comum)

T= 18 µK(depois de corrigido para o mov. Terra)

Penzias & Wilson,Prémio Nobel 1965

Universo

A mais precisa observação hoje (WMAP)

COBE(7 degree resolution)

WMAP(0.25 degree resolution)

Então, de que é feito o Universo?!

?

??!

Como poderá LHC ajudar?• Bosão de Higgs ? Se existir deve permear o U.

• Encontrar Supersimmetria, se existir: o melhor candidato para a Matéria Escura será a partícula supersimétrica mais leve, estável e produzida em grande quantidades no Big Bang

• Encontrando Weakly Interactive Massive Particles, que se existirem em grandes quantidades = Mat.Esc.

• Encontrando para dimensões extra (>=5D), etc!

Conclusões

Partículas Elementares

A Origem da massa

A Unificação das Interacções

Violação de CP

Big-BangNucleosíntese primordialRadiação Cósmica de Fundo

Grande unificaçãoDecaimento do protãoSupersimetriaGravitação e supercordas

Cosmologia

A Expansão do Universo

Inflação ? Teorias VSL ?

Matéria Escura/Energia escuraBuracos Negros

Assimetria matéria-antimatéria

Espectro de massas, famíliasMassa dos neutrinosMassa e simetria de gaugeMecanismo de Higgs Homogeneidade

1

Obrigado pela vossa atenção!