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SPRACE
Centro Regional de Análise de São Paulo
Do que o mundo é feito:
As partículas e suas interações
Explorando o mundo subatômico:
Aceleradores e detectores
Um pouco de história:
Descobertas do último século
O Large Electron Positron Collider e o Z
Exercício MasterClass:
Identificando eventos no decaimento do Z2010 SPRACE
Programa
2
Parte 3
2010 SPRACE 3
O Método Científico Caracterização do objeto de investigação
Formulação da hipótese que possa explicar o
fenômeno
Teste de outras predições a partir da hipótese
Passando: Hipótese Teoria
Falhando: retornar à formulação da hipótese
Teste da teoria
Passando: Teoria Lei
Falhando: retornar à formulação da hipótese
Lei
Continua eternamente sendo testada
○ Falhando: retornar à formulação da hipótese
2010 SPRACE 4
O Elétron e o Núcleo Atômico 1896
Becquerel: Evidência da radioatividade espontânea no decaimento do urânio.
1897 Thomson: Descoberta do elétron nos raios catódicos
1905 Einstein: Explica efeito foto-elétrico como manifestação do caráter
corpuscular da interação eletromagnética (fóton) 1919
Rutherford: Descoberta do próton, constituinte do núcleo (alfa + Átomo p + X)
1923 Compton: mede o comprimento de onda de fótons espalhados
1932 Chadwick: descoberta do nêutron
1936 Anderson: Descoberta do pósitron
2010 SPRACE 5
1947: Descoberta do píon Lattes, Occhialini e Powell
2010 SPRACE
π
Mo
nte
Ch
acal
taya
, B
olí
via,
5.6
00 m
6
Raios CósmicosMaior energia do que a radiação alfaMenor controle da produção e detecção das partículas
ΩΩ
γγ
μμ
νν
ρρ
ηη
ΦΦ
ψψ
χχ ΔΔ
ΣΣ
ΞΞBB
KK
eepp
ff
ωω
DD
nn
pp
pp
pp
pp nn
nn
nn
nnγγ
γγγγγγ
γγ
γγ
γγee
ee
ee
ee
eeeeμμ
ΛΛ
KK
Década de 50
2010 SPRACE 7
2010 SPRACE 8
1961Gell-Mann, Nishijima, Zweig
Modelo a quarks: u, d, s
1964Greenberg
Introdução da carga de cor
Modelo a Quarks
Simetria e Sub-estrutura Hadrônica
2010 SPRACE
Mesons○ Quark-Antiquark
Barions○ Quark-quark-quark
9
Grandes Avanços Teóricos nos 60-70 1961
Salam e WardInvenção do princípio de gauge como base para a construção de teorias de campos quântica para campos fundamentais interagentes.
GlashowIntrodução do bóson vetorial intermediário neutro Z0
1967Weinberg
Formulação do hoje chamado Modelo Padrão das Interações eletromagnéticas e fracas
1973Gross, Politzer e Wilczek
Formulação da Cromodinâmica Quântica para as Interações fortes
2010 SPRACE 10
Corrente Neutra 1972
Colaboração Gargamelle (Hasert et al.)○ Descoberta da Corrente Neutra○ Predita pelo Modelo Padrão
2010 SPRACE 11
Uma Revolução em Novembro de 74 AGS (próton em alvo fixo no BNL)
Descoberta do J (12/11/74)
SPEAR (e+e- no SLAC)Descoberta do ψ (13/11/74)
Quark Charm é descoberto!Predito teoricamente em 1970
2010 SPRACE 12
Um Novo Lépton 1975
Colaboração Mark I (SPEAR @ SLAC), Perl et al.Observação e+ + e- e+ + μ- + (≥ 2 outras)M = 1,8 GeV
Sugere a existência de 2 novos quarks
2010 SPRACE
τ+
μ-
τ-
e+ νe
ν τ
νμν τ
?
?
13
Três Anos Depois...
1977Fermilab:
próton-núcleon a 400 GeV
Descoberta do Υ (Quark Bottom)
M = 9.5 GeV
2010 SPRACE 14
Descoberta do W e Z 1983
Colisões próton-antipróton no SppS do CERNMW = 80 GeV e MZ = 91 GeV
Preditos pelo Modelo Padrão em 1967
2010 SPRACE
ZZ
p + p Æ Z(Æ l + + l - )+X
WW
p + p Æ W (Æ l + n)+X
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O Quark Top 1995
Colaborações CDF e DØ
Colisões próton-antipróton a 1,8 TeVM = 180 GeV
2010 SPRACE
ee
μμ
EEjatojato
jatojato
p + p Æ t(b+W + Æ jatos)+ t(b +W - Æ l - n)16
Medidas Precisas Década de 90
Colaborações ALEPH, DELPHI, L3 e OPAL Large Electron Positron (LEP) Collider @ CERN
Medidas precisas das propriedades do bóson Z
2010 SPRACE 17
LEP II Produção de Pares W+W-
2010 SPRACE
e e W W qq n+ - + -+ ® + ® l
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Bóson de Higgs: O Grande Desafio 20??
Colaborações Atlas e CMS (CERN)○ Colisões próton-próton a 7 e 14 TeV
2010 SPRACE 19