A Cap

Introdução à Física de Partículas

1^o semestre 1999/2000

Responsável: Prof. João Varela (joao.varela@cern.ch)

Introdução histórica

O electrão, os raios X e a radioactividade. O efeito fotoeléctrico e o fotão. A experiência de Rutherford e o modelo do átomo. Raios cósmicos e os primeiros acceleradores. As descobertas do neutrão e do positrão. A desintegração b e a hipótese do neutrino. O mesão p e o modelo de Yukawa. Estranheza. Aceleradores e produção de ressonâncias. A descoberta do antiprotão e dos neutrinos. Energia nuclear.

Conceitos básicos

Constituintes elementares da matéria. Ordens de grandeza das massas, tempos de vida e distâncias. Decaímentos; números quânticos e regras de conservação. Interacções e partículas intermediárias; força e alcance das interacções; características principais das interacções electromagnética, forte, fraca e gravítica.

Cinemática relativista. Características principais da experimentação em física de altas energias; os aceleradores. Noção de secção eficaz. Unidades naturais. Medidas de massa; espectro de massa invariante. Medidas de vida média; ressonâncias, espectro de massa e tempo de vida. Spin e grupos de simetria.

Física dos detectores de partículas

Interacção das partículas carregadas. Difusão elástica. Perda de energia por colisão; ionização. Interacção nuclear; comprimento de interacção. Probabilidade de radiação e perda de energia dos electrões por radiação (bremsstrahlung); comprimento de radiação. Absorção de raios g na matéria: efeito fotoeléctrico; efeito de Compton; produção de pares. Efeito Cherenkov. Principais tipos de detectores em física de partículas.

Estrutura da matéria

Eightfold way. Modelo dos quarks. Difusão elástica e factores de forma. Difusão de Mott. Difusão inelástica electrão-protão. Funções de estrutura. Invariância de escala. Os partões. Difusão inelástica de neutrinos e anti-neutrinos. A valência e o mar. Jets em colisões e⁺e^-. Os gluões. Evolução das funções da estrutura com q² e a QCD.

Interacções fundamentais

A Electrodinâmica e a experiência g-2. O decaímento b e a interacção de Fermi. Violação da paridade. Correntes V-A e dobletos fracos. Bosões W e Z^o. Angulo de Cabibbo. Correntes neutras. Interacção electrofraca. O mecanismo de Higgs e as pesquisas do bosão de Higgs. LHC. Violação de CP. Oscilações de neutrinos. SuperKamiookamde

Das partículas à cosmologia

Introdução ao big-bang, expansão, radiação de fundo, matéria escura, supernovas, inflação, astropartículas, etc.

Bibliografia:

F.Halzen e A.D.Martin, 'Quarks and Leptons', John Wiley and Sons (1984)

R.C.Fernow, 'Introduction to Experimental Particle Physics', Cambridge University Press (1986)

D.Griffiths, 'Introduction to Elementary Particles', John Wiley and Sons (1987)

Avaliação de conhecimentos: Trabalho final