Física de partículas

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A Física de partículas é um ramo da Física (faz parte da Teoria Quântica de Campos) que estuda os constituintes elementares da matéria e da radiação, e a interação entre eles - e suas aplicações. É também chamada de Física de altas energias, por causa de que muitas partículas elementares só podem ser detectadas a energias elevadas. O elétron e o próton foram as únicas partículas aceleradas até os dias de hoje, outras nunca foram detectadas (como o gráviton) e o restante foram detectadas através da radiação cósmica (como o méson pi e o méson mu).

A Física de Partículas busca o fundamental, o nível mais básico da matéria e da natureza. Todo o nosso mundo visível se fundamenta neste nível invísivel das Partículas Elementares. Mas, o que são Partículas Elementares? Podemos chamar de Partículas elementares toda a porção indivisível da matéria, como os elétrons.

[editar] Breve história

Os gregos antigos formularam dois conceitos sobre Física de Partículas. O primeiro foi formulado por Tales de Mileto e diz respeito à eletricidade. O segundo foi formulado por Demócrito e diz que toda a matéria pode ser dividida até chegar em um ponto que se encontraria a parte mais fundamental e indivisível da matéria a que demócrito deu o nome de átomo. Ele dizia que o átomo não poderia ser criado ou destruído e que toda a matéria conhecida seria formada por diversas combinações de diferentes átomos. Suas idéias se aproximavam muito dos atuais conceitos de Física Atômica. As idéias de Demócrito só voltaram a ser revistas no séc. XIX, por Dalton. As de Tales de Mileto foram revistas à partir do século XV. Principais partículas e antipartículas conhecidas: Elétron, pósitron, próton, antipróton, nêutron, antinêutron, neutrino, antineutrino, Mésons (pi+, pi0, pi-, mu+, mu-, k+,k-,k0), hiperons (lambda 0, sigma +, sigma 0, sigma -), fótons e grávitons.

Modelo de Thomson

[editar] Partículas sub atômicas

A pesquisa moderna da física da partícula é focalizada nas partículas subatômicas, que têm dimensões menores que as dos átomos. Aquelas incluem constituintes atômicos tais como elétrons, prótons, e nêutrons (os prótons e os nêutrons são partículas compostas, feita de quarks), partículas produzidas por processos radiativos e de espalhamento, tais como fótons, neutrinos, e múons, bem como uma larga escala de partículas exóticas. Rápidos comentários sobre cada partícula:

Elétron: Partícula mais conhecida e mais estudada. Massa de repouso: 9,1083 x 10^-31 kg, carga elétrica: − 1.602 x 10^-9 C, Spin: 1/2 h-barra

Pósitron: Já era prevista por Paul Dirac e foi confirmada a existência em 1930-1940 pelo físico americano Anderson. Possui massa de repouso e spin iguais a do elétron. Carga elétrica de mesmo módulo e sinal contrário.

Próton: É um núcleon. Possui massa 1836,12 vezes a massa do elétron. Mesmo spin e carga de sinal contrário.

Antipróton: Descoberto em 1955. Já se suspeitava que existissem outras antipartículas desde a descoberta do pósitron. Possui mesma massa e spin que o próton, mas carga de sinal oposto (sinal negativo).

Nêutron: Possui carga nula, massa 1836.65 vezes a massa do elétron e spin 1/2 h-barra. Pode se desintegrar dando origem à um próton, um elétron e um neutrino apenas quando está livre (fora do núcleo).

Antinêutron: Possui exatamente as mesmas características do Nêutron, mas organização interna diferente. Um nêutron é composto de um quark up e dois quarks down. Logo, imagina-se que o antinêutron seja formado por um antiquark up e dois antiquarks down.

Fótons: São chamados de quantum do campo eletromagnético. Possui massa e carga ellétrica zero e spin 1h-barra.

Grávitons: Analogamente ao Fóton, o Graviton é o quantum do campo gravitacional. Não se tem muita informação experimental sobre ele. Só existe com velocidades próximas ou iguais a c (velocidade da luz no vácuo).

Mésons: quer dizer, massa média. São partículas que possuem massa entre a do Elétron e a do Próton. Existem 8 tipos de Mésons:

Méson pi +,- e 0, Méson mu +,- , Méson k+,- e 0.

Hiperons: Partículas de massa maior que a do Próton. Pode ser dividido em 6 tipos:

Hiperon lambda 0, hiperon sigma +,-,0 , hiperon csi+,0

Neutrino: O neutrino surge da desintegração de um Nêutron em Próton e Elétron.Possui massa menor que 0,000005 vezes a massa do elétron e até agora foram descobertos 4 tipos de neutrinos diferentes.

[editar] Interações fundamentais

São quatro as interações fundamentais: 1- Interação gravitacional 2- Interação eletromagnética 3- Interações nucleares fortes: possuem natureza atrativa e repulsiva, dependendo da distância. Se estiver a uma distância d< que 0,4 férmions, torna-se repulsiva. Possui intensidade maior que a força gravitacional e , até uma determinada distância (raio do núcleo) maior que a eletromagnética. É responsável pela união de prótons e nêutrons no núcleo, visto que é independente da carga elétrica. 4- Interação nuclear fraca: É mais fraca que a interação gravitacional. Há uma teoria que une a Interação fraca com a eletromagnética, afirmando que trata-se da mesma interação sob duas formas chamada Interação eletrofraca. Foi formulada e está sendo desenvolvida uma teoria de unificação das 4 interações fundamentais conhecida como Teoria da Supergravidade.

[editar] Livros recomendados

Vou FAZER uma bibliografia com livros de nível básico a nível avançado e colocar aqui. Mas por favor, deixe esta nota aqui, pois se alguém quiser sugerir algum livro, pode colocá-lo aqui.