Partículas Elementares
Carga horária semanal: 3 h Teóricas + 1 h Prática
Corpo docente: Sérgio Ramos
Objectivo:
É uma introdução ao vasto tema da Física de Partículas
(ou Física de Altas Energias). Segue-se uma abordagem histórica da
descoberta das partículas e estabelecimento das suas propriedades, em
inter-relação com o desenvolvimento dos conceitos teóricos. Dá-se
ênfase aos aspectos experimentais, nomeadamente às experiências mais
relevantes, bem como às principais técnicas de aceleração e de
detecção. A disciplina enquadra-se no conjunto das outras opções
desta área (Introd. à Teoria do Campo, Introd. às Teorias de
Unificação, Tópicos em Física de Partículas, Relatividade e
Cosmologia)
Programa:
Introdução: A hipótese atomística ao longo da história;
modelos do átomo; experiência de Rutherford; secção eficaz total
e diferencial; o núcleo atómico; hipóteses sobre os constituintes do
núcleo. Classificação das interacções.
Descoberta e propriedades das partículas elementares: a força
nuclear e a hipótese de Yukawa; potencial de Yukawa. Muões e piões.
Neutrinos; números leptónicos. Partículas e antipartículas; o
positrão; o antiprotão. Partículas estranhas: produção, massas,
spins, secções eficazes; número bariónico; desintegração.
Massa invariante; sua distribuição. Isospin; sua aplicação à
fenomenologia das interacções. Largura espectral e vida média.
Espectroscopia hadrónica.
Modelo de quarks: SU(2); SU(3); sistemas de 2 e de 3 objectos;
multipletos de bariões e mesões. Mesões-vector; seus decaímentos
leptónicos; processo de Drell-Yan. Espectroscopia de mesões pesados:
famílias do Psi e do Upsilon; quarks charm e
beauty; regra de Zweig; quark top.
Simetrias: contínuas e discretas. Translacções e rotações.
Paridade; conjugação de carga; inversão do sentido do tempo; CP; CPT.
Interacções fracas: o decaímento beta e a teoria de Fermi;
violação da paridade e helicidade do neutrino; a interacção V-A;
decaímentos fracos de partículas estranhas e a teoria de Cabbibo;
as correntes neutras e a necessidade de charm; descoberta dos
bosões W+, W- e Z; decaímento do K°; oscilações de estranheza;
regeneração de K°; violação de CP na desintegração de K°.
Aceleradores: aceleradores electrostáticos; ciclotrão; acelerador
linear; sincrotrão; feixes primários e secundários; colisionadores.
Detectores: câmaras de bolhas e de faíscas, câmaras multifios
e de deriva; detectores de tempo de voo e Cerenkov; calorímetros
electromagnéticos e hadrónicos; magnetes.
Perspectivação de tópicos avançados: a difusão inelástica
profunda, o modelo dos partões, QCD; grande unificação e cosmologia.
Bibliografia:
"Introduction to High Energy Physics", D. Perkins
"The Experimental Foundations of Particle Physics", R. Cahn e G. Goldhaber
"Introduction to Elementary Particles", D. Griffiths
"Detectors for particle radiation", K. Kleinknecht
"Statistics for nuclear and particle physicists", L. Lyons
Avaliação de conhecimentos:
Execução de problemas de cada capítulo e exposição oral final sobre um tema
proposto.
NOTA
Para imprimir este Programa use a versão PDF, que possui os símbolos gregos
e matemáticos correctos