SlideShare uma empresa Scribd logo
1 de 53
Baixar para ler offline
Quebra Espontânea de Simetria
   e o Mecanismo de Higgs
         Everton Zanella Alvarenga
           everton@fma.if.usp.br


             Instituto de F´sica
                           ı
         Universidade de S˜ o Paulo
                            a



         05 de Dezembro de 2003




                      Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.1/10
                             ¸˜ `           a
Introdução
 Simetrias
    Princípios de invariância (ou de simetria)
    Leis de conservação




                        Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.2/10
                               ¸˜ `           a
Introdução
 Simetrias
    Princípios de invariância (ou de simetria)
    Leis de conservação
 Quebra espontânea de simetria
    Ferromagneto de Heinsenberg
    Simetria discreta: Paridade
    Simetria contínua: Modelo de Goldstone




                        Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.2/10
                               ¸˜ `           a
Introdução
 Simetrias
    Princípios de invariância (ou de simetria)
    Leis de conservação
 Quebra espontânea de simetria
    Ferromagneto de Heinsenberg
    Simetria discreta: Paridade
    Simetria contínua: Modelo de Goldstone
 Mecanismo de Higgs
    Caso Abeliano



                        Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.2/10
                               ¸˜ `           a
Simetrias
 Tipos de simetria
       Contínuas/Discretas
       Geométricas/Internas
       Globais/Locais
 Princípios de Invariância e Leis de Conservação
       Teorema de Noether: invariância por transformações contínuas




                                         Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.3/10
                                                ¸˜ `           a
Simetrias
 Tipos de simetria
       Contínuas/Discretas
          Rotação de uma esfera/cubo
       Geométricas/Internas
          Grupo de Transformações de Lorentz/Transformação de Gauge
       Globais/Locais
           Transformação de Gauge Local/Local
 Princípios de Invariância e Leis de Conservação
       Teorema de Noether: invariância por transformações contínuas




                                         Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.3/10
                                                ¸˜ `           a
Simetrias
       Tipos de simetria
             Contínuas/Discretas
             Geométricas/Internas
             Globais/Locais
       Princípios de Invariância e Leis de Conservação
             Teorema de Noether: invariância por transformações contínuas
                                 quantidades conservadas



                                  



                                             ¢¡


                                                     ¦¤
                                                       ¥§
                                                     £
                                                   ¥
                      ¨ ¥
                 ¨¥




                              ¨¥

Transformação:                       ¥   (Translação espaço-temporal)
                                   
                       ©

                             £




                                                              ¢¤
                                 ¥




                                                  ¥




                                                                           # ¥
                                ¤




                                                                             ¢
                                           
                        




                                         
                                         £




                                                                        quot;
                              ¥




                                                             ¤
                                                               ¥ ¤
                                                                 !
                                                   Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.3/10
                                                          ¸˜ `           a
Simetrias
          Tipos de simetria
                Contínuas/Discretas
                Geométricas/Internas
                Globais/Locais
          Princípios de Invariância e Leis de Conservação
                Teorema de Noether: invariância por transformações contínuas
                                    quantidades conservadas



                                   



                                                ¢¡


                                                          ¦¤
                                                            ¥§
                                                          £
                                                        ¥
                                          )0
                                       ('
                       !
                  !$
                     ¨%


                        $
                     ¨%



                                              !$
                                               ¨%
 Transformação:                                      (Gauge de primeira espécie—rígida/local)
                     ©


                                  £




                                                          4




                                                                                            6
                                                               ¢¤



                                                                                 ¢¤
                                                                                        !5
                                 2¥



                                               2¥
                                1¤




                                                                       !
                                       



                                                     quot;3
                      




                                      £



                                                    £




                                                                           quot;
                              ¥




                                                             ¤
                                                                ¥ ¤


                                                                                 ¦¤
                                                                  !


                                                                                  5!
                                                                               ¥
     3$




                         %
     ¥¤


                  ¥¤
      !5

         !
                   !
                     !5
¥2




                                 (Campo escalar complexo)
     £




                quot;
           97
            7
¥2




                    (Campo de Dirac)
            ¥
         8
     £




                                                        Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.3/10
                                                               ¸˜ `           a
Ferromagneto de Heinsenberg
 Exemplo canônico: átomos num ferromagneto
 interagindo através da interação spin-spin




                                     3 PH

                                      F PH
                                         I

                                           I
                B@




                              3F G
              A




                                       Q
                     C
                       E3
                         F
                     D
 Rede de átomos infinita




                             Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.4/10
                                    ¸˜ `           a
Ferromagneto de Heinsenberg




                                                            V
                                                   RS
 Invariante sob rotação: transformações de




                                                        TU
                      YXW

                              aW

 Fase paramagnética
                            `




                                   Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.4/10
                                          ¸˜ `           a
Ferromagneto de Heinsenberg




                            V




                                        V
                      RS




                                RS
 Quebra de simetria




                           TU




                                     Tc
                                b




                                     Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.4/10
                                            ¸˜ `           a
Ferromagneto de Heinsenberg




                            V




                                              V
                      RS




                                      RS
 Quebra de simetria




                           TU




                                           Tc
                                b
 Aplicação de um campo externo
                       YdW

                                ` W



 Fase ferromagnética                   (quebra espontânea)



                                           Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.4/10
                                                  ¸˜ `           a
Considerações Gerais
 Teorias com   campos clássicos escalares reais




               e




                          i
                           pT

                                    V
                                    pT

                                           tV


                                                       ru T
                                                               V
                          rq
                     hf




                                        q r
                                                                                                           (1)




                   g




                                         s
                          c




                                    s x
                              g v




                                                 f
                                    wr




                                        Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.5/10
                                               ¸˜ `           a
Considerações Gerais
 Teorias com   campos clássicos escalares reais




               e




                              i
                               pT

                                        V
                                        pT

                                               tV


                                                           ru T
                                                                   V
                              rq
                         hf




                                            q r
                                                                                                               (1)




                       g




                                             s
                              c




                                        s x
                                  g v




                                                     f
                                        wr
                                  x




                                                                     x
                              p€
                   yp

                              f
                                  r




                                                                   r
                                               
                   w




                                                             gw
                                            Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.5/10
                                                   ¸˜ `           a
Considerações Gerais
 Teorias com   campos clássicos escalares reais




               e




                              i
                               pT

                                        V
                                        pT

                                               tV


                                                           ru T
                                                                   V
                              rq
                         hf




                                            q r
                                                                                                               (1)




                       g




                                             s
                              c




                                        s x
                                  g v




                                                     f
                                        wr
                                  x




                                                                     x
                              p€
                   yp

                              f
                                  r




                                                                   r
                                               
                   w




                                                             gw
                                            Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.5/10
                                                   ¸˜ `           a
Considerações Gerais
 Teorias com   campos clássicos escalares reais




               e




                          i
                               pT

                                    V
                                    pT

                                           tV


                                                       ru T
                                                               V
                              rq
                     hf




                                        q r
                                                                                                           (1)




                   g




                                         s
                          cr i


                                    i
                          ƒ„‚


                                    †‡…
                            x




                                    ƒ‚
                                       T

                                         V


                                                            T
                                                                 V
                   g v




                                                          ru
                                     r
                          c


                                 c




                                        Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.5/10
                                               ¸˜ `           a
Considerações Gerais
 Teorias com   campos clássicos escalares reais




               e




                              i
                               pT

                                    V
                                       pT

                                           tV


                                                       ru T
                                                               V
                              rq
                       hf




                                        q r
                                                                                                           (1)




                     g




                                         s
                            cr i


                                   i
                            ƒˆ‚


                                     †‰…
                              x




                                    ƒ‚
                                        T

                                          V



                                                            T
                                                                 V
                   g v




                                                          ru
                                      r
                          c


                                   c
 Estado de menor energia (‘estado de vácuo’)




                                                          p
                                                                  u
               ’
                   g ‘“
          ‘




                            constante         t.q.




                                                                           ”
               y




                                                                 ‘ g
                                                           p
                                        Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.5/10
                                               ¸˜ `           a
Um Exemplo Simples: Simetria Discreta




                          ‘
  Potencial de um campo     real




                              • ‚



                                           –
                                               ‘™
                                   ‚
                      g u



                                   ƒ‘

                                           —˜
                              c




                                    Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.6/10
                                           ¸˜ `           a
Um Exemplo Simples: Simetria Discreta




                          ‘
  Potencial de um campo       real




                                • ‚



                                             –
                                                 ‘™
                                     ‚
                        g u



                                     ƒ‘

                                             —˜
                               c
  Invariância sob paridade



                 g ‘d




                                                                       ‘d
                                                 fT
                                                     g ‘V

                                                                  fT
                                                                       V
           ‘




                        ‘


                                     
               b

                    s




                                      Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.6/10
                                             ¸˜ `           a
Um Exemplo Simples: Simetria Discreta




                            ‘
  Potencial de um campo           real




                                    • ‚



                                                 –
                                                     ‘™
                                         ‚
                            g u



                                         ƒ‘

                                                 —˜
                                   c
  Invariância sob paridade



                 g ‘d




                                                                           ‘d
                                                     fT
                                                         g ‘V

                                                                      fT
                                                                           V
           ‘




                            ‘


                                         
               b

                    s

                             T
                                ‘V
                            u
  Análise do mínimo de
                        p
                            u




                                             T

                                                       ”V
                                    ”


                                               –X
                            ‘ g
                        p




                                          Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.6/10
                                                 ¸˜ `           a
Um Exemplo Simples: Simetria Discreta


      • ‚
(i)         . O potencial possui apenas um mínimo



            ”
       X




                                   g‘

                                        ”




                                        Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.6/10
                                               ¸˜ `           a
Um Exemplo Simples: Simetria Discreta


       • ‚
(ii)         . O potencial possui dois mínimos



             ”
        d




                                      •‚
                                              €
                           g‘




                                            –
                                          f
                                e




                                      ghe
                                       y
                                  s




                                        Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.6/10
                                               ¸˜ `           a
Um Exemplo Simples: Simetria Discreta

  Escolha do estado de vácuo       Quebra da Simetria




                               
                          ’
                               g ‘“
                                  ƒ
                                g




                                   Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.6/10
                                          ¸˜ `           a
Um Exemplo Simples: Simetria Discreta

  Escolha do estado de vácuo       Quebra da Simetria




                               
                           ’
                               g ‘“
                                  ƒ
                                g
  Introduzindo um novo campo para investigarmos o vácuo assimétrico


                ‘d




                                                 ‘d
                                                   ’
                                               g “
                     s ‘




                                                             ”
                                   
                     y

                      g




                                   Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.6/10
                                          ¸˜ `           a
Um Exemplo Simples: Simetria Discreta

     Escolha do estado de vácuo           Quebra da Simetria




                                    
                                 ’
                                   g ‘“
                                      ƒ
                                    g
     Introduzindo um novo campo para investigarmos o vácuo assimétrico


                   ‘d




                                                            ‘d
                                                              ’
                                                          g “
                           s ‘




                                                                        ”
                                           
                        y

                            g
obtemos




                                                                ‚
                            –



                                          g–



                                                           g–
                             ƒ d™



                                                  ƒi




                                                                      ‚
                                               ‘d




                                                                   ‘d
                     g u


                               ‘
                            —˜



                                          f



                                                             f
                                   k‘ d


                                                ‘d
                                 j
                                          s




                                              Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.6/10
                                                     ¸˜ `           a
Modelo de Goldstone: Simetria Contínua
  Lagrangeana de uma campo escalar complexo




                                                      • ‚




                                                                                     ‚
             mf T
                g V

                       pT

                                ‘V
                                pT

                                       stV




                                                                        –T

                                                                                 ‘V
                                         ‘n



                                                         ‘n



                                                                            ‘n
                       q




                                                     s ‘
           l




                                      q
                                                                                                                    (2)




                       pT

                                ‘V
                                pT

                                         t‘ nV


                                                       T

                                                               ‘n
                                                                   V
                       q




                                                     u
                                                            p‘
                g




                                       s
                                      q




                                                          o
                    q




                                      i
                         m‘ T
                            g V


                                        w
                                                mT
                                                ƒV


                                                                  lT
                                                                        V{
                                              y‘




                                                                 ‚ ‘
                                                             z
                      tr
                       l




                                              l
                                            x
                    s




                                      cv




                                                                         ™
                                                 • }|‚

                                                    ‚
                            T


                                      g V


                                                    ‘|


                                                                 –|
                                                                      ‘|
                                  ‘n
                           u
                                o ‘
                      r




                                                  ƒ
                    u




                                                 Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10
                                                        ¸˜ `           a
Modelo de Goldstone: Simetria Contínua
  Lagrangeana de uma campo escalar complexo




                                                      • ‚




                                                                                     ‚
              mf T
                 g V

                         pT

                             ‘V
                             pT

                                       stV




                                                                        –T

                                                                                 ‘V
                                         ‘n



                                                         ‘n



                                                                            ‘n
                         q




                                                     s ‘
            l




                                   q
                                                                                                                    (2)




                         pT

                             ‘V
                             pT

                                         t‘ nV


                                                       T

                                                               ‘n
                                                                   V
                         q




                                                     u
                                                            p‘
                 g




                                       s
                                   q




                                                          o
  Transformação de gauge global




                                      €
                                  ~ 
                           g ‘d
                     ‘




                                    ‘
                         b




                                                           ‚T




                                                                                   V
                                                                    constante


                                      €
                                   
                           ‘d
               ‘n



                         g n



                                   ‘n
                       b



                                  ~




                                                               o ‘d
                                                                 ‘d
                                  fT


                                            g V

                                                          fT


                                                                 nV
                                         ‘n
                                     p‘
                     




                                   o




                                                 Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10
                                                        ¸˜ `           a
Modelo de Goldstone: Simetria Contínua
  Lagrangeana de uma campo escalar complexo




                                                    • ‚




                                                                                   ‚
               mf T
                  g V

                         pT

                             ‘V
                             pT

                                     stV




                                                                      –T

                                                                               ‘V
                                       ‘n



                                                       ‘n



                                                                          ‘n
                         q




                                                   s ‘
             l




                                     q
                                                                                                                  (2)




                         pT

                             ‘V
                             pT

                                       t‘ nV


                                                     T

                                                             ‘n
                                                                 V
                         q




                                                   u
                                                          p‘
                  g




                                     s
                                     q




                                                        o
  Análise do mínimo
         p
              u

                        • ‚




                                         T

                                                 g ‘V




                                                                       T

                                                                                  ”V
                                     ‘n
                                          ‘n
                                     –
                                 c




                                                            ”
                          ‘ nƒ




                                                                          –X
              ‘ g
         p




                                               Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10
                                                      ¸˜ `           a
Modelo de Goldstone: Simetria Contínua


      • ‚
(i)         . O potencial possui apenas um mínimo



            ”
       X




                                   g‘

                                        ”




                                        Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10
                                               ¸˜ `           a
Modelo de Goldstone: Simetria Contínua


  • ‚




                                                              ƒ‘
(ii)    . O potencial possui um máximo local em                           e infinitos



           ”




                                                                    ”
   d




                                                            g
mínimos



           „




                         „

                               †
                           ~ 




                                                                                        •‚
  |
    g ‘|




                                                                                           €
                                                   dˆ
                    g‘




                                                                       „




                                                                                         –
                                   com




                                          ‡”


                                                         c



                                                                            y
                                                              ow
                …




                                                                                 s
           cv




                         cv




                                    Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10
                                           ¸˜ `           a
Modelo de Goldstone: Simetria Contínua




                              g ˆ
  Escolha do estado de vácuo (         )          Quebra da Simetria




                                     ”
                                           
                             •‚


                                        i
                         s
                 ’
                  g ‘“




                                                  XT

                                                           ”V
                                             „
                                 g

                                        cv
                              –
                          c




                                     Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10
                                            ¸˜ `           a
Modelo de Goldstone: Simetria Contínua




                                    g ˆ
      Escolha do estado de vácuo (            )          Quebra da Simetria




                                           ”
                                                  
                                    •‚


                                                 i
                                s
                     ’
                      g ‘“




                                                         XT

                                                                  ”V
                                                    „
                                     g

                                                 cv
                                    –
                                c

                                          ‰l T
                                              V
                                                      ŠmT
                                                           V
      Introduzindo dois campos reais               e




                                                       l
                                ‘d



                                              ’
                                                  ‘“
                                      s ‘
                                     y
                                i
                       m‘ T
                          g V



                                    ƒ „w

                                            ‰l T
                                              ƒV

                                                         ŠmT
                                                                  V{
                                                            z
                     l




                                                          l
                                cv



e substituindo na densidade de Lagrangeana



                                            Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10
                                                   ¸˜ `           a
Modelo de Goldstone: Simetria Contínua
  Obtemos




                                  „‚
                              ‰ƒ ‚
               ‚ x




                             ‚ x




                                                 ‚ x
                     pT

                    ‰V
                     pT

                  ‰tV




                                     V



                                                     pT
                                                    ŠV
                                                     pT

                                                    ŠV
                     q




                                                     q
          hf




                                –
                                  Tc
        g




                  s
                q




                                                  q
               ‰ƒ ‚

                       Š ‚




                              ‰ƒ ‚

                                          Š ‚
                                                ‚
                             ™ x
               ‰T



                      stV


                                –T



                                            V
               –
                 „
       s




                                Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10
                                       ¸˜ `           a
Modelo de Goldstone: Simetria Contínua
  Obtemos




                                                  „‚
                                              ‰ƒ ‚
                     ‹ ‚ x




                                             ‚ x




                                                              ‚ x
                             pT

                            ‰V
                             pT

                          ‰tV




                                                     V



                                                                  pT
                                                                 ŠV
                                                                  pT

                                                                 ŠV
                             q




                                                                  q
                hf




                                                –
                                                  Tc
              g




                          s
                        q




                                                               q



                                                            Ž
                                      ‘ Œ
                      ‰ƒ ‚

                                Š ‚




                                       ‰ƒ ‚

                                                     Š ‚
                                                           ‚
                                      ™ x
                      ‰T



                               stV


                                         –T



                                                       V
                      –
                        „
              s
     “f




          = Densidade de Lagrangeana livre
   ’




                                   ™ x
                     ‰ƒ ‚

                             Š ‚
                     ‰T



                            stV
   •f


              –
               „




                                     –
                                       (Teoria de perturbação)
   ”g
          s




                                           Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10
                                                  ¸˜ `           a
Modelo de Goldstone: Simetria Contínua
       Obtemos




                                                „‚
                                            ‰ƒ ‚
                     ‹ ‚ x




                                           ‚ x




                                                            ‚ x
                             pT

                            ‰V
                             pT

                          ‰tV




                                                   V



                                                                pT
                                                               ŠV
                                                                pT

                                                               ŠV
                             q




                                                                q
                hf




                                              –
                                                Tc
              g




                          s
                        q




                                                             q



                                                          Ž
                                    ‘ Œ
                      ‰ƒ ‚

                              Š ‚




                                     ‰ƒ ‚

                                                   Š ‚
                                                         ‚
                                    ™ x
                      ‰T



                             stV


                                       –T



                                                     V
                     –
                        „
              s




                             cv
                             „‚
                             –
    Bóson escalar de massa
–




                                         Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10
                                                ¸˜ `           a
Modelo de Goldstone: Simetria Contínua
       Obtemos




                                                      „‚
                                                  ‰ƒ ‚
                     ‹ ‚ x




                                              ‚ x




                                               ‚ x
                             pT

                            ‰V
                             pT

                          s‰ V




                                                            V


                                                      pT
                                                  ŠV
                                                      pT

                                                  ŠV
                             q




                                                      q
               g f




                                                    –
                                                         Tc
                        q




                                                q



                                            Ž
                                     ‘ Œ
                      ‰ƒ ‚

                               Š ‚




                                      ‰ƒ ‚

                                                    Š ‚
                                                         ‚
                                     ™ x
                      ‰T



                              s V


                                        –T



                                                      V
                     –
                        „
               s




                          cv
                          „‚
                          –
    Bóson escalar de massa
–




    Bóson escalar sem massa
–




                          Bóson de Goldstone

                                        Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10
                                               ¸˜ `           a
Modelo de Goldstone: Simetria Contínua

             Teorema de Golstone
  Se existe uma transformação contínua sob a qual                                      é
  invariante, então ou
      Vácuo invariante
      Vácuo não é invariante          Bósons de Goldstone




                                —
                Partículas de massa nula




                               Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10
                                      ¸˜ `           a
Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano




                                    lmT
                                           V
                                      ˜
  Introduzindo o campo de gauge                 e substituindo as derivadas




                                     q
  ordinárias por derivadas covariantes




                   ™ x


                           qš




                                                p

                                                        ˜

                                                                p

                                                                           ›˜
                    qš ™
                           ™




                                     qš ™
                                       g
               s




                                                          qs
                                                  š



                                                                     q
                                                                         š
                            o




                                                           lT
                                                               V
                      p




                                     p



                                                        ˜
                                œ




                                                   žz
                                         q ƒ
                            b




                                                 
                                qg
                        q




                                                         q
  na densidade de Lagrangeana do campo escalar complexo Eq. (2)




                                     Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10
                                            ¸˜ `           a
Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano

  Obtemos a densidade de Lagrangeana




                                                           s ™
                                    • }|‚

                                           s ‚




                                                                 ™ x
        mf T
           g V

                 T

                     ‘V
                         T

                             st‘V



                                      ‘|


                                                   –|
                                                       ‘|
                      n

                               q




                                                                                 qš
                 œ


                          œ




                                                                  qš ™
                                                                               ™
      l



                     q




                                     Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10
                                            ¸˜ `           a
Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano

  Obtemos a densidade de Lagrangeana




                                                                s ™
                                        • }|‚

                                                 s ‚




                                                                       ™ x
         mf T
            g V

                  T

                      ‘V
                          T

                              st‘V



                                          ‘|


                                                        –|
                                                            ‘|
                       n

                                q




                                                                                      qš
                  œ


                              œ




                                                                        qš ™
                                                                                    ™
       l



                      q
  Transformação de gauge local




                                                 9€ ¡
                                                    £
                                           Ÿ
                               g ‘d




                                                                ¤
                                               ¢
                          ‘




                                                        ‘
                              b


                                       ~




                                                                 tr
                                                                 ¥r
                                             9€ ¡
                                                 £
                                       ~  Ÿ
                                ‘d
                      ‘n



                              g n




                                                    ‘n
                                           ¢
                           b




                                                             ¦mrr
                              ˜d




                                                        mT
                                                               V
                      ˜




                                        ˜

                                                 p
                                                    q ‚
                                         q ƒ
                           b




                                                      l
                                  qg
                      q




                                          Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10
                                                 ¸˜ `           a
Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano

  Obtemos a densidade de Lagrangeana




                                                                     s ™
                                             • }|‚

                                                      s ‚




                                                                            ™ x
           mf T
               g V

                      T

                           ‘V
                               T

                                   st‘V



                                               ‘|


                                                              –|
                                                                 ‘|
                            n

                                     q




                                                                                           qš
                       œ


                                   œ




                                                                             qš ™
                                                                                         ™
         l



                          q
  Transformação de gauge local




                                                      9€ ¡
                                                         £
                                                Ÿ
                                    g ‘d




                                                                     ¤
                                                    ¢
                               ‘




                                                             ‘
                                   b


                                            ~




                                                                      tr
                                                                      ¥r
                                                  9€ ¡
                                                      £
                                            ~  Ÿ
                                     ‘d
                           ‘n



                                   g n




                                                         ‘n
                                                ¢
                                b




                                                                  ¦mrr
                                   ˜d




                                                             mT
                                                                    V
                           ˜




                                             ˜

                                                      p
                                                         q ‚
                                              q ƒ
                                b




                                                           l
                                       qg
                           q
         • ‚




  Para                obtemos o mínimo
                  ”
          d


                     „

                           †
                       ~ 




                                                                                  •‚
                                                                                     €
           g‘




                                                                 „




                                                                                   –
                               com
                                       ‡”


                                                    c
                                             ˆd




                                                                     y
                                                         ow



                                                                           s
                     cv




                                               Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10
                                                      ¸˜ `           a
Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano




                                                                                   cv
                                                            •‚
                                    ’
                                       g ‘“




                                                                               €
           g ˆ




                                                           gƒ–

                                                                             „
  Escolhendo          de modo que                                                        , definindo




                  ”




                                                               €c
                                                   s
                  ‘d




                                               ‘
  um novo campo        e parametrizando




                             ‘d



                                           ’
                                              ‘“
                                    s ‘
                                   y
                                 9¡
                                  © £¨




                                                              cv
                            ~  §
                 l ‘T
                      g V




                             ƒ „T

                                               ‰mT
                                                     VV
                                                          €
                               ¢




                                                l


                                                               cv
                            ƒ „T

                                   ‰mT
                                       ƒV

                                              Šl T
                                                       VV
                                                           €
                                                 z
                        ª



                                    l




                                         Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10
                                                ¸˜ `           a
Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano

  Obtemos a seguinte densidade de Lagrangeana




                                         „‚
                                     ‰ ‚
                   ‚ x




                                    ‚ x
                         pT

                        ‰V
                         pT

                      ‰s V




                                            V
                         q
             g f




                                       –
                                         Tc
                    q




                                             ‚
                    ™ x




                                    ‚ x
                                     T
                                      „V
                               qš




                                                         q
                                                 ˜
                                                       ˜
                     qš ™
                            ™
                               ƒ
               s




                                                   q
                    ‚ x
                        pT
                       ŠV
                        pT

                       ŠV
                        q
               s



                     q  ˜
                         q p
                               q
                     „
               ƒ
                                    ‘termos de interação’



                               Šƒ
                    




                                     Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10
                                            ¸˜ `           a
Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano

       Obtemos a seguinte densidade de Lagrangeana




                                                 „‚
                                             ‰ ‚
                        ‚ x




                                            ‚ x
                              pT

                             ‰V
                              pT

                           ‰s V




                                                    V
                              q
                  g f




                                               –
                                                 Tc
                         q




                                                     ‚
                         ™ x




                                            ‚ x
                                             T
                                              „V
                                       qš




                                                                 q
                                                         ˜
                                                               ˜
                          qš ™
                                   ™
                                       ƒ
                     s




                                                           q
                         ‚ x
                             pT
                            ŠV
                             pT

                            ŠV
                             q
                     s



                          q  ˜
                                 q p
                                       q
                             „
                     ƒ
                                            ‘termos de interação’



                                       Šƒ
                         
                             cv
                             „‚
                             –
    Bóson escalar de massa              = 1 grau de liberdade
–




                                             Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10
                                                    ¸˜ `           a
Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano

       Obtemos a seguinte densidade de Lagrangeana




                                               „‚
                                           ‰ ‚
                         ‚ x




                                          ‚ x
                               pT

                              ‰V
                               pT

                            ‰s V




                                                  V
                               q
                   g f




                                             –
                                               Tc
                          q




                                                   ‚
                          ™ x




                                          ‚ x
                                           T
                                            „V
                                     qš




                                                               q
                                                       ˜
                                                             ˜
                           qš ™
                                  ™
                                     ƒ
                     s




                                                         q
                          ‚ x
                              pT
                             ŠV
                              pT

                             ŠV
                              q
                     s



                           q  ˜
                               q p
                                     q
                           „
                     ƒ
                                          ‘termos de interação’



                                     Šƒ
                          
                           cv
                           „‚
                           –
    Bóson escalar de massa           = 1 grau de liberdade
–




                          |
                           „|
    Bóson vetorial de massa       = 3 graus de liberdade
–




                                           Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10
                                                  ¸˜ `           a
Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano

       Obtemos a seguinte densidade de Lagrangeana




                                               „‚
                                           ‰ ‚
                         ‚ x




                                          ‚ x
                               pT

                              ‰V
                               pT

                            ‰s V




                                                  V
                               q
                   g f




                                             –
                                               Tc
                          q




                                                   ‚
                          ™ x




                                          ‚ x
                                           T
                                            „V
                                     qš




                                                               q
                                                       ˜
                                                             ˜
                           qš ™
                                  ™
                                     ƒ
                     s




                                                         q
                          ‚ x
                              pT
                             ŠV
                              pT

                             ŠV
                              q
                     s



                           q  ˜
                               q p
                                     q
                           „
                     ƒ
                                          ‘termos de interação’



                                     Šƒ
                          
                           cv
                           „‚
                           –
    Bóson escalar de massa         = 1 grau de liberdade
–




                          |
                           „|
    Bóson vetorial de massa     = 3 graus de liberdade
–




    Bóson de Goldstone escalar sem massa = 1 grau de liberdade
–




                                           Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10
                                                  ¸˜ `           a
Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano

       Obtemos a seguinte densidade de Lagrangeana




                                                   „‚
                                               ‰ ‚
                          ‚ x




                                              ‚ x
                                pT

                               ‰V
                                pT

                             ‰tV




                                                      V
                                q
                     hf




                                                 –
                                                   Tc
                   g




                             s
                           q




                                                       ‚
                           ™ x




                                             ‚ x
                                              T
                                               „V
                                     qš




                                                                   q
                                                           ˜
                                                                 ˜
                            qš ™
                                     ™
                                         ƒ
                      s




                                                             q
                           ‚ x
                               pT
                              ŠV
                               pT

                              ŠV
                               q
                      s



                            q
                              ˜
                               q p
                                     q
                           „
                     ƒ
                                             ‘termos de interação’



                                     Šƒ
                          
                              cv
                              „‚
                              –
    Bóson escalar de massa         = 1 grau de liberdade
–




                           |
                            „|
    Bóson vetorial de massa     = 3 graus de liberdade
–




    Bóson de Goldstone escalar sem massa = 1 grau de liberdade
–




              ˜




    Mostra que     e não são coordenadas normais independentes
–




                   Š
               q




                          Total = 5 graus de liberdade!


                                              Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10
                                                     ¸˜ `           a
Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano

      Notando que




                     ‚
                         „‚




                                       „ p i




                                                                   „ p i
                     




                                                                       q
                              ˜




                                                       ˜
                              q ƒ




                                                         qƒ
                                          Š




                                                                     Š
                                        q
                     c




                                    




                                                                
      Temos o gauge unitário ou gauge-U




                                                          „ p i
                                    qg d
                              ˜


                                       ˜


                                            ˜
                                                 q ƒ
                                   b




                                                             Š
                              q




                                                           q
                                                       

                                                                   i
                                      ¢¡
                                         © £¨
                                    § 
                            mT d
              m‘ T
                 V



                         g V




                                                 l ‘T
                                                       g V



                                                                       ƒ „w

                                                                                 ‰mT
                                                                                       V{
                             ‘
                         b
            l



                          l


                                    ~




                                                                                  l
                                                                  cv
Substituindo na densidade de Lagangeana




                                                Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10
                                                       ¸˜ `           a
Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano




                     g f

                              ’ ƒf


                                         yf
       Obtemos que




                                       ”




                                                               „‚
                                                           ‰ ‚
                            ‚ x




                                                          ‚ x
                                  pT

                                 ‰V
                                  pT

                               ‰tV




                                                                  V
                                  q
                      “f




                                                             –
                                                               Tc
                      ’g




                               s
                             q




                                                                 ‚
                                ™ x




                                                     ‚ x
                                                      T
                                                       „V
                                              qš




                                                                             q
                                                                     ˜
                                                                           ˜
                                 qš ™
                                            ™
                                              ƒ
                           s




                                                                       q
                                                   ‰ ™
                                       ‰s i

                                                  ™ x
                           •f


                                      –
                                          „



                                                     –
                           ”g
                              s


                                        ‚




                                                                        ‰ ‚
                                     ‚ x



                                                    cT




                                                                      o V
                                              ˜
                                                   ˜
                                                      q
                                                    „
                              ƒ




                                                             ‰ƒ
                                              q
                            cv
                            „‚
                            –
    Bóson escalar de massa               = 1 grau de liberdade
–




                           |
                            „|

    Bóson vetorial de massa           = 3 graus de liberdade
–




                       Total = 4 graus de liberdade!!!



                                                   Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10
                                                          ¸˜ `           a
Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano

                  Mecanismo de Higgs
1. Iniciamente
       2 bósons escalares massivos + 1 bóson vetorial sem massa
        =
        «c              = 4 graus de liberdade


                  i
                      c
             iƒ
                  «
2. Obtemos ao eliminarmos o bóson de Goldstone
       1 bóson escalar massivo + 1 bóson vetorial massivo
        =               = 4 graus de liberdade
         i



                  i
                      U
             iƒ
        «



                  «




                 Bóson de Higgs


                                  Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10
                                         ¸˜ `           a
Resumo
                         Modelo de Goldstone




                                                       ¬T
                                                           iV
               Quebra espontânea de simetria                      global




                                       q
                                                bóson escalar massivo




                                           i
                                       s
    bósons escalares massivos
c




                                   b
                                                    bóson escalar sem massa




                                              i
                                       uƒ
                         Mecanismo de Higgs




                                                         ¬T
                                                             iV
                Quebra espontânea de simetria                       local

                                   ¤


                                           q
    bósons escalares massivos                        bóson escalar massivo
c




                                                i
                                   ¥

                                           s
                                       b

        bóson vetorial sem massa                         bóson vetorial massivo
    i




                                                    i
ƒ




                                           uƒ
                                   ¦




                                       Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.9/10
                                              ¸˜ `           a
Conclusão
 Próximos passos
    Estudar o caso quântico
    Estudar o modelo padrão eletrofraco
    Aprofundar o estudo de teoria de grupos




                      Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.10/10
                             ¸˜ `           a
Conclusão
  Próximos passos
     Estudar o caso quântico
     Estudar o modelo padrão eletrofraco
     Aprofundar o estudo de teoria de grupos

A Natureza parece tomar proveito das representações matemáticas
simples das leis de simetria. Quando alguém pára e considera a
elegância e maravilha do raciocínio matemático envolvido e compara
com as consequências físicas complexas e de longo alcance, um
profundo sentimento de respeito com o poder das leis de simetria nunca
deixa de desenvolver.

Do discurso de C. N. YANG ao receber o Nobel


                                   Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.10/10
                                          ¸˜ `           a

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Relatório de polarimetria
Relatório de polarimetria Relatório de polarimetria
Relatório de polarimetria
Railane Freitas
 
Espectro eletromagnético
Espectro eletromagnéticoEspectro eletromagnético
Espectro eletromagnético
Fagner Aquino
 
Aula 10 carga nuclear efetiva
Aula 10   carga nuclear efetivaAula 10   carga nuclear efetiva
Aula 10 carga nuclear efetiva
Jupira Silva
 
Hibridos de ressonancia
Hibridos de ressonanciaHibridos de ressonancia
Hibridos de ressonancia
Fernando Lucas
 
Quimica333 hibridizacao do carbono
Quimica333 hibridizacao  do carbonoQuimica333 hibridizacao  do carbono
Quimica333 hibridizacao do carbono
Edlas Junior
 
Aula 13 controle das reações químicas - parte i (cinética química) - 27.04.11
Aula 13   controle das reações químicas - parte i (cinética química) - 27.04.11Aula 13   controle das reações químicas - parte i (cinética química) - 27.04.11
Aula 13 controle das reações químicas - parte i (cinética química) - 27.04.11
Nelson Virgilio Carvalho Filho
 

Mais procurados (20)

Campo eletrico
Campo eletricoCampo eletrico
Campo eletrico
 
ÓPTICA
ÓPTICAÓPTICA
ÓPTICA
 
Relatório de polarimetria
Relatório de polarimetria Relatório de polarimetria
Relatório de polarimetria
 
Desvios médios, variância e desvios padrões
Desvios médios, variância e desvios padrõesDesvios médios, variância e desvios padrões
Desvios médios, variância e desvios padrões
 
Aplicações das Leis de Newton
Aplicações das Leis de Newton Aplicações das Leis de Newton
Aplicações das Leis de Newton
 
Fisica 02 - Ondas I
Fisica 02 - Ondas IFisica 02 - Ondas I
Fisica 02 - Ondas I
 
Espectro eletromagnético
Espectro eletromagnéticoEspectro eletromagnético
Espectro eletromagnético
 
Movimento circular uniforme slides da aula
Movimento circular uniforme   slides da aulaMovimento circular uniforme   slides da aula
Movimento circular uniforme slides da aula
 
Aula 10 carga nuclear efetiva
Aula 10   carga nuclear efetivaAula 10   carga nuclear efetiva
Aula 10 carga nuclear efetiva
 
Física - Modelos Atômicos
Física - Modelos AtômicosFísica - Modelos Atômicos
Física - Modelos Atômicos
 
Estrutura atômica e configuração eletrônica
Estrutura atômica e configuração eletrônicaEstrutura atômica e configuração eletrônica
Estrutura atômica e configuração eletrônica
 
Campo Magnético
Campo MagnéticoCampo Magnético
Campo Magnético
 
14 forças fundamentais
14  forças fundamentais14  forças fundamentais
14 forças fundamentais
 
Nomenclatura dos hidrocarbonetos.
Nomenclatura dos hidrocarbonetos.Nomenclatura dos hidrocarbonetos.
Nomenclatura dos hidrocarbonetos.
 
Aula 04 espelhos esféricos
Aula 04   espelhos esféricosAula 04   espelhos esféricos
Aula 04 espelhos esféricos
 
Hibridos de ressonancia
Hibridos de ressonanciaHibridos de ressonancia
Hibridos de ressonancia
 
Aula 03 - Estrutura dos átomos e moléculas
Aula 03 - Estrutura dos átomos e moléculasAula 03 - Estrutura dos átomos e moléculas
Aula 03 - Estrutura dos átomos e moléculas
 
Quimica333 hibridizacao do carbono
Quimica333 hibridizacao  do carbonoQuimica333 hibridizacao  do carbono
Quimica333 hibridizacao do carbono
 
Força magnética
Força magnéticaForça magnética
Força magnética
 
Aula 13 controle das reações químicas - parte i (cinética química) - 27.04.11
Aula 13   controle das reações químicas - parte i (cinética química) - 27.04.11Aula 13   controle das reações químicas - parte i (cinética química) - 27.04.11
Aula 13 controle das reações químicas - parte i (cinética química) - 27.04.11
 

Destaque (9)

Biografia de Luís Vaz de Camões
Biografia de Luís Vaz de CamõesBiografia de Luís Vaz de Camões
Biografia de Luís Vaz de Camões
 
Biografia de Luís Vaz de Camões
Biografia de Luís Vaz de CamõesBiografia de Luís Vaz de Camões
Biografia de Luís Vaz de Camões
 
Luis de Camões
Luis de CamõesLuis de Camões
Luis de Camões
 
Biografia de Luís de Camões
Biografia de Luís de CamõesBiografia de Luís de Camões
Biografia de Luís de Camões
 
Camões
CamõesCamões
Camões
 
Vida e Obra de Luís Vaz de Camões
Vida e Obra de Luís Vaz de CamõesVida e Obra de Luís Vaz de Camões
Vida e Obra de Luís Vaz de Camões
 
Luís Vaz de Camões
Luís Vaz de CamõesLuís Vaz de Camões
Luís Vaz de Camões
 
Camoes vida-e-obra
Camoes vida-e-obraCamoes vida-e-obra
Camoes vida-e-obra
 
Luís Vaz de Camões - Vida e obra
Luís Vaz de Camões - Vida e obraLuís Vaz de Camões - Vida e obra
Luís Vaz de Camões - Vida e obra
 

Mais de Everton Zanella Alvarenga

Mais de Everton Zanella Alvarenga (10)

Apresentacao okbr geral (nov 2015)
Apresentacao okbr geral (nov 2015)Apresentacao okbr geral (nov 2015)
Apresentacao okbr geral (nov 2015)
 
Open Knowledge Brasil e Eu Voto na Câmara Municipal de São Paulo
Open Knowledge Brasil e Eu Voto na Câmara Municipal de São PauloOpen Knowledge Brasil e Eu Voto na Câmara Municipal de São Paulo
Open Knowledge Brasil e Eu Voto na Câmara Municipal de São Paulo
 
Comunidades Dateras - Condatos 2015
Comunidades Dateras - Condatos 2015Comunidades Dateras - Condatos 2015
Comunidades Dateras - Condatos 2015
 
Meritocracia, dados abertos e universidades públicas
Meritocracia, dados abertos e universidades públicasMeritocracia, dados abertos e universidades públicas
Meritocracia, dados abertos e universidades públicas
 
Open Knowledge Foundation Brasil, Rede pelo Conhecimento Livre - FISL14 (2013)
Open Knowledge Foundation Brasil, Rede pelo Conhecimento Livre - FISL14 (2013)Open Knowledge Foundation Brasil, Rede pelo Conhecimento Livre - FISL14 (2013)
Open Knowledge Foundation Brasil, Rede pelo Conhecimento Livre - FISL14 (2013)
 
Open Knowledge Foundation Brasil
Open Knowledge Foundation BrasilOpen Knowledge Foundation Brasil
Open Knowledge Foundation Brasil
 
Stoa: a Web social na universidade
Stoa: a Web social na universidadeStoa: a Web social na universidade
Stoa: a Web social na universidade
 
O governo está preparado para a Web 2.0?
O governo está preparado para a Web 2.0?O governo está preparado para a Web 2.0?
O governo está preparado para a Web 2.0?
 
Stoa USP: A Web social na Universidade
Stoa USP: A Web social na UniversidadeStoa USP: A Web social na Universidade
Stoa USP: A Web social na Universidade
 
Stoa - rede social da USP
Stoa - rede social da USPStoa - rede social da USP
Stoa - rede social da USP
 

Último

O estudo do controle motor nada mais é do que o estudo da natureza do movimen...
O estudo do controle motor nada mais é do que o estudo da natureza do movimen...O estudo do controle motor nada mais é do que o estudo da natureza do movimen...
O estudo do controle motor nada mais é do que o estudo da natureza do movimen...
azulassessoria9
 
A EDUCAÇÃO FÍSICA NO NOVO ENSINO MÉDIO: IMPLICAÇÕES E TENDÊNCIAS PROMOVIDAS P...
A EDUCAÇÃO FÍSICA NO NOVO ENSINO MÉDIO: IMPLICAÇÕES E TENDÊNCIAS PROMOVIDAS P...A EDUCAÇÃO FÍSICA NO NOVO ENSINO MÉDIO: IMPLICAÇÕES E TENDÊNCIAS PROMOVIDAS P...
A EDUCAÇÃO FÍSICA NO NOVO ENSINO MÉDIO: IMPLICAÇÕES E TENDÊNCIAS PROMOVIDAS P...
PatriciaCaetano18
 
O estudo do controle motor nada mais é do que o estudo da natureza do movimen...
O estudo do controle motor nada mais é do que o estudo da natureza do movimen...O estudo do controle motor nada mais é do que o estudo da natureza do movimen...
O estudo do controle motor nada mais é do que o estudo da natureza do movimen...
azulassessoria9
 
ATIVIDADE 2 - DESENVOLVIMENTO E APRENDIZAGEM MOTORA - 52_2024
ATIVIDADE 2 - DESENVOLVIMENTO E APRENDIZAGEM MOTORA - 52_2024ATIVIDADE 2 - DESENVOLVIMENTO E APRENDIZAGEM MOTORA - 52_2024
ATIVIDADE 2 - DESENVOLVIMENTO E APRENDIZAGEM MOTORA - 52_2024
azulassessoria9
 
ATIVIDADE 3 - DESENVOLVIMENTO E APRENDIZAGEM MOTORA - 52_2024
ATIVIDADE 3 - DESENVOLVIMENTO E APRENDIZAGEM MOTORA - 52_2024ATIVIDADE 3 - DESENVOLVIMENTO E APRENDIZAGEM MOTORA - 52_2024
ATIVIDADE 3 - DESENVOLVIMENTO E APRENDIZAGEM MOTORA - 52_2024
azulassessoria9
 
Sistema articular aula 4 (1).pdf articulações e junturas
Sistema articular aula 4 (1).pdf articulações e junturasSistema articular aula 4 (1).pdf articulações e junturas
Sistema articular aula 4 (1).pdf articulações e junturas
rfmbrandao
 

Último (20)

Caderno de exercícios Revisão para o ENEM (1).pdf
Caderno de exercícios Revisão para o ENEM (1).pdfCaderno de exercícios Revisão para o ENEM (1).pdf
Caderno de exercícios Revisão para o ENEM (1).pdf
 
O estudo do controle motor nada mais é do que o estudo da natureza do movimen...
O estudo do controle motor nada mais é do que o estudo da natureza do movimen...O estudo do controle motor nada mais é do que o estudo da natureza do movimen...
O estudo do controle motor nada mais é do que o estudo da natureza do movimen...
 
Currículo - Ícaro Kleisson - Tutor acadêmico.pdf
Currículo - Ícaro Kleisson - Tutor acadêmico.pdfCurrículo - Ícaro Kleisson - Tutor acadêmico.pdf
Currículo - Ícaro Kleisson - Tutor acadêmico.pdf
 
O que é arte. Definição de arte. História da arte.
O que é arte. Definição de arte. História da arte.O que é arte. Definição de arte. História da arte.
O que é arte. Definição de arte. História da arte.
 
O desenvolvimento é um conceito mais amplo, pode ter um contexto biológico ou...
O desenvolvimento é um conceito mais amplo, pode ter um contexto biológico ou...O desenvolvimento é um conceito mais amplo, pode ter um contexto biológico ou...
O desenvolvimento é um conceito mais amplo, pode ter um contexto biológico ou...
 
Educação Financeira - Cartão de crédito665933.pptx
Educação Financeira - Cartão de crédito665933.pptxEducação Financeira - Cartão de crédito665933.pptx
Educação Financeira - Cartão de crédito665933.pptx
 
Apresentação | Dia da Europa 2024 - Celebremos a União Europeia!
Apresentação | Dia da Europa 2024 - Celebremos a União Europeia!Apresentação | Dia da Europa 2024 - Celebremos a União Europeia!
Apresentação | Dia da Europa 2024 - Celebremos a União Europeia!
 
Slides 9º ano 2024.pptx- Geografia - exercicios
Slides 9º ano 2024.pptx- Geografia - exerciciosSlides 9º ano 2024.pptx- Geografia - exercicios
Slides 9º ano 2024.pptx- Geografia - exercicios
 
6ano variação linguística ensino fundamental.pptx
6ano variação linguística ensino fundamental.pptx6ano variação linguística ensino fundamental.pptx
6ano variação linguística ensino fundamental.pptx
 
A EDUCAÇÃO FÍSICA NO NOVO ENSINO MÉDIO: IMPLICAÇÕES E TENDÊNCIAS PROMOVIDAS P...
A EDUCAÇÃO FÍSICA NO NOVO ENSINO MÉDIO: IMPLICAÇÕES E TENDÊNCIAS PROMOVIDAS P...A EDUCAÇÃO FÍSICA NO NOVO ENSINO MÉDIO: IMPLICAÇÕES E TENDÊNCIAS PROMOVIDAS P...
A EDUCAÇÃO FÍSICA NO NOVO ENSINO MÉDIO: IMPLICAÇÕES E TENDÊNCIAS PROMOVIDAS P...
 
O estudo do controle motor nada mais é do que o estudo da natureza do movimen...
O estudo do controle motor nada mais é do que o estudo da natureza do movimen...O estudo do controle motor nada mais é do que o estudo da natureza do movimen...
O estudo do controle motor nada mais é do que o estudo da natureza do movimen...
 
Monoteísmo, Politeísmo, Panteísmo 7 ANO2.pptx
Monoteísmo, Politeísmo, Panteísmo 7 ANO2.pptxMonoteísmo, Politeísmo, Panteísmo 7 ANO2.pptx
Monoteísmo, Politeísmo, Panteísmo 7 ANO2.pptx
 
Polígonos, Diagonais de um Polígono, SOMA DOS ANGULOS INTERNOS DE UM POLÍGON...
Polígonos, Diagonais de um Polígono, SOMA DOS ANGULOS INTERNOS DE UM  POLÍGON...Polígonos, Diagonais de um Polígono, SOMA DOS ANGULOS INTERNOS DE UM  POLÍGON...
Polígonos, Diagonais de um Polígono, SOMA DOS ANGULOS INTERNOS DE UM POLÍGON...
 
Apresentação ISBET Jovem Aprendiz e Estágio 2023.pdf
Apresentação ISBET Jovem Aprendiz e Estágio 2023.pdfApresentação ISBET Jovem Aprendiz e Estágio 2023.pdf
Apresentação ISBET Jovem Aprendiz e Estágio 2023.pdf
 
aula de bioquímica bioquímica dos carboidratos.ppt
aula de bioquímica bioquímica dos carboidratos.pptaula de bioquímica bioquímica dos carboidratos.ppt
aula de bioquímica bioquímica dos carboidratos.ppt
 
GUIA DE APRENDIZAGEM 2024 9º A - História 1 BI.doc
GUIA DE APRENDIZAGEM 2024 9º A - História 1 BI.docGUIA DE APRENDIZAGEM 2024 9º A - História 1 BI.doc
GUIA DE APRENDIZAGEM 2024 9º A - História 1 BI.doc
 
ATIVIDADE 2 - DESENVOLVIMENTO E APRENDIZAGEM MOTORA - 52_2024
ATIVIDADE 2 - DESENVOLVIMENTO E APRENDIZAGEM MOTORA - 52_2024ATIVIDADE 2 - DESENVOLVIMENTO E APRENDIZAGEM MOTORA - 52_2024
ATIVIDADE 2 - DESENVOLVIMENTO E APRENDIZAGEM MOTORA - 52_2024
 
Apresentação | Símbolos e Valores da União Europeia
Apresentação | Símbolos e Valores da União EuropeiaApresentação | Símbolos e Valores da União Europeia
Apresentação | Símbolos e Valores da União Europeia
 
ATIVIDADE 3 - DESENVOLVIMENTO E APRENDIZAGEM MOTORA - 52_2024
ATIVIDADE 3 - DESENVOLVIMENTO E APRENDIZAGEM MOTORA - 52_2024ATIVIDADE 3 - DESENVOLVIMENTO E APRENDIZAGEM MOTORA - 52_2024
ATIVIDADE 3 - DESENVOLVIMENTO E APRENDIZAGEM MOTORA - 52_2024
 
Sistema articular aula 4 (1).pdf articulações e junturas
Sistema articular aula 4 (1).pdf articulações e junturasSistema articular aula 4 (1).pdf articulações e junturas
Sistema articular aula 4 (1).pdf articulações e junturas
 

Quebra espontânea de simetria e o mecanismo de Higgs

  • 1. Quebra Espontânea de Simetria e o Mecanismo de Higgs Everton Zanella Alvarenga everton@fma.if.usp.br Instituto de F´sica ı Universidade de S˜ o Paulo a 05 de Dezembro de 2003 Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.1/10 ¸˜ ` a
  • 2. Introdução Simetrias Princípios de invariância (ou de simetria) Leis de conservação Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.2/10 ¸˜ ` a
  • 3. Introdução Simetrias Princípios de invariância (ou de simetria) Leis de conservação Quebra espontânea de simetria Ferromagneto de Heinsenberg Simetria discreta: Paridade Simetria contínua: Modelo de Goldstone Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.2/10 ¸˜ ` a
  • 4. Introdução Simetrias Princípios de invariância (ou de simetria) Leis de conservação Quebra espontânea de simetria Ferromagneto de Heinsenberg Simetria discreta: Paridade Simetria contínua: Modelo de Goldstone Mecanismo de Higgs Caso Abeliano Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.2/10 ¸˜ ` a
  • 5. Simetrias Tipos de simetria Contínuas/Discretas Geométricas/Internas Globais/Locais Princípios de Invariância e Leis de Conservação Teorema de Noether: invariância por transformações contínuas Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.3/10 ¸˜ ` a
  • 6. Simetrias Tipos de simetria Contínuas/Discretas Rotação de uma esfera/cubo Geométricas/Internas Grupo de Transformações de Lorentz/Transformação de Gauge Globais/Locais Transformação de Gauge Local/Local Princípios de Invariância e Leis de Conservação Teorema de Noether: invariância por transformações contínuas Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.3/10 ¸˜ ` a
  • 7. Simetrias Tipos de simetria Contínuas/Discretas Geométricas/Internas Globais/Locais Princípios de Invariância e Leis de Conservação Teorema de Noether: invariância por transformações contínuas quantidades conservadas   ¢¡ ¦¤ ¥§ £ ¥ ¨ ¥ ¨¥ ¨¥ Transformação: ¥ (Translação espaço-temporal) © £ ¢¤ ¥ ¥ # ¥ ¤ ¢   £ quot; ¥ ¤ ¥ ¤ ! Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.3/10 ¸˜ ` a
  • 8. Simetrias Tipos de simetria Contínuas/Discretas Geométricas/Internas Globais/Locais Princípios de Invariância e Leis de Conservação Teorema de Noether: invariância por transformações contínuas quantidades conservadas   ¢¡ ¦¤ ¥§ £ ¥ )0 (' ! !$ ¨% $ ¨% !$ ¨% Transformação: (Gauge de primeira espécie—rígida/local) © £ 4 6 ¢¤ ¢¤ !5 2¥ 2¥ 1¤ ! quot;3   £ £ quot; ¥ ¤ ¥ ¤ ¦¤ ! 5! ¥ 3$ % ¥¤ ¥¤ !5 ! ! !5 ¥2 (Campo escalar complexo) £ quot; 97 7 ¥2 (Campo de Dirac) ¥ 8 £ Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.3/10 ¸˜ ` a
  • 9. Ferromagneto de Heinsenberg Exemplo canônico: átomos num ferromagneto interagindo através da interação spin-spin 3 PH F PH I I B@ 3F G A Q C E3 F D Rede de átomos infinita Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.4/10 ¸˜ ` a
  • 10. Ferromagneto de Heinsenberg V RS Invariante sob rotação: transformações de TU YXW aW Fase paramagnética ` Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.4/10 ¸˜ ` a
  • 11. Ferromagneto de Heinsenberg V V RS RS Quebra de simetria TU Tc b Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.4/10 ¸˜ ` a
  • 12. Ferromagneto de Heinsenberg V V RS RS Quebra de simetria TU Tc b Aplicação de um campo externo YdW ` W Fase ferromagnética (quebra espontânea) Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.4/10 ¸˜ ` a
  • 13. Considerações Gerais Teorias com campos clássicos escalares reais e i pT V pT tV ru T V rq hf q r (1) g s c s x g v f wr Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.5/10 ¸˜ ` a
  • 14. Considerações Gerais Teorias com campos clássicos escalares reais e i pT V pT tV ru T V rq hf q r (1) g s c s x g v f wr x x p€ yp f r r  w gw Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.5/10 ¸˜ ` a
  • 15. Considerações Gerais Teorias com campos clássicos escalares reais e i pT V pT tV ru T V rq hf q r (1) g s c s x g v f wr x x p€ yp f r r  w gw Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.5/10 ¸˜ ` a
  • 16. Considerações Gerais Teorias com campos clássicos escalares reais e i pT V pT tV ru T V rq hf q r (1) g s cr i i ƒ„‚ †‡… x ƒ‚ T V T V g v ru r c c Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.5/10 ¸˜ ` a
  • 17. Considerações Gerais Teorias com campos clássicos escalares reais e i pT V pT tV ru T V rq hf q r (1) g s cr i i ƒˆ‚ †‰… x ƒ‚ T V T V g v ru r c c Estado de menor energia (‘estado de vácuo’) p u ’ g ‘“ ‘ constante t.q. ” y ‘ g p Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.5/10 ¸˜ ` a
  • 18. Um Exemplo Simples: Simetria Discreta ‘ Potencial de um campo real • ‚ – ‘™ ‚ g u ƒ‘ —˜ c Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.6/10 ¸˜ ` a
  • 19. Um Exemplo Simples: Simetria Discreta ‘ Potencial de um campo real • ‚ – ‘™ ‚ g u ƒ‘ —˜ c Invariância sob paridade g ‘d ‘d fT g ‘V fT V ‘ ‘  b s Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.6/10 ¸˜ ` a
  • 20. Um Exemplo Simples: Simetria Discreta ‘ Potencial de um campo real • ‚ – ‘™ ‚ g u ƒ‘ —˜ c Invariância sob paridade g ‘d ‘d fT g ‘V fT V ‘ ‘  b s T ‘V u Análise do mínimo de p u T ”V ” –X ‘ g p Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.6/10 ¸˜ ` a
  • 21. Um Exemplo Simples: Simetria Discreta • ‚ (i) . O potencial possui apenas um mínimo ” X g‘ ” Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.6/10 ¸˜ ` a
  • 22. Um Exemplo Simples: Simetria Discreta • ‚ (ii) . O potencial possui dois mínimos ” d •‚ € g‘ – f e ghe y s Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.6/10 ¸˜ ` a
  • 23. Um Exemplo Simples: Simetria Discreta Escolha do estado de vácuo Quebra da Simetria  ’ g ‘“ ƒ g Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.6/10 ¸˜ ` a
  • 24. Um Exemplo Simples: Simetria Discreta Escolha do estado de vácuo Quebra da Simetria  ’ g ‘“ ƒ g Introduzindo um novo campo para investigarmos o vácuo assimétrico ‘d ‘d ’ g “ s ‘ ”  y g Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.6/10 ¸˜ ` a
  • 25. Um Exemplo Simples: Simetria Discreta Escolha do estado de vácuo Quebra da Simetria  ’ g ‘“ ƒ g Introduzindo um novo campo para investigarmos o vácuo assimétrico ‘d ‘d ’ g “ s ‘ ”  y g obtemos ‚ – g– g– ƒ d™ ƒi ‚ ‘d ‘d g u ‘ —˜ f f k‘ d ‘d j s Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.6/10 ¸˜ ` a
  • 26. Modelo de Goldstone: Simetria Contínua Lagrangeana de uma campo escalar complexo • ‚ ‚ mf T g V pT ‘V pT stV –T ‘V ‘n ‘n ‘n q s ‘ l q (2) pT ‘V pT t‘ nV T ‘n V q u p‘ g s q o q i m‘ T g V w mT ƒV lT V{ y‘ ‚ ‘ z tr l l x s cv ™ • }|‚ ‚ T g V ‘| –| ‘| ‘n u o ‘ r ƒ u Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10 ¸˜ ` a
  • 27. Modelo de Goldstone: Simetria Contínua Lagrangeana de uma campo escalar complexo • ‚ ‚ mf T g V pT ‘V pT stV –T ‘V ‘n ‘n ‘n q s ‘ l q (2) pT ‘V pT t‘ nV T ‘n V q u p‘ g s q o Transformação de gauge global € ~  g ‘d ‘ ‘ b ‚T V constante €  ‘d ‘n g n ‘n b ~ o ‘d ‘d fT g V fT nV ‘n p‘  o Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10 ¸˜ ` a
  • 28. Modelo de Goldstone: Simetria Contínua Lagrangeana de uma campo escalar complexo • ‚ ‚ mf T g V pT ‘V pT stV –T ‘V ‘n ‘n ‘n q s ‘ l q (2) pT ‘V pT t‘ nV T ‘n V q u p‘ g s q o Análise do mínimo p u • ‚ T g ‘V T ”V ‘n ‘n – c ” ‘ nƒ –X ‘ g p Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10 ¸˜ ` a
  • 29. Modelo de Goldstone: Simetria Contínua • ‚ (i) . O potencial possui apenas um mínimo ” X g‘ ” Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10 ¸˜ ` a
  • 30. Modelo de Goldstone: Simetria Contínua • ‚ ƒ‘ (ii) . O potencial possui um máximo local em e infinitos ” ” d g mínimos „ „ † ~  •‚ | g ‘| € dˆ g‘ „ – com ‡” c y ow … s cv cv Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10 ¸˜ ` a
  • 31. Modelo de Goldstone: Simetria Contínua g ˆ Escolha do estado de vácuo ( ) Quebra da Simetria ”  •‚ i s ’ g ‘“ XT ”V „ g cv – c Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10 ¸˜ ` a
  • 32. Modelo de Goldstone: Simetria Contínua g ˆ Escolha do estado de vácuo ( ) Quebra da Simetria ”  •‚ i s ’ g ‘“ XT ”V „ g cv – c ‰l T V ŠmT V Introduzindo dois campos reais e l ‘d ’ ‘“ s ‘ y i m‘ T g V ƒ „w ‰l T ƒV ŠmT V{ z l l cv e substituindo na densidade de Lagrangeana Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10 ¸˜ ` a
  • 33. Modelo de Goldstone: Simetria Contínua Obtemos „‚ ‰ƒ ‚ ‚ x ‚ x ‚ x pT ‰V pT ‰tV V pT ŠV pT ŠV q q hf – Tc g s q q ‰ƒ ‚ Š ‚ ‰ƒ ‚ Š ‚ ‚ ™ x ‰T stV –T V – „ s Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10 ¸˜ ` a
  • 34. Modelo de Goldstone: Simetria Contínua Obtemos „‚ ‰ƒ ‚ ‹ ‚ x ‚ x ‚ x pT ‰V pT ‰tV V pT ŠV pT ŠV q q hf – Tc g s q q Ž ‘ Œ ‰ƒ ‚ Š ‚ ‰ƒ ‚ Š ‚ ‚ ™ x ‰T stV –T V – „ s “f = Densidade de Lagrangeana livre ’ ™ x ‰ƒ ‚ Š ‚ ‰T stV •f – „ – (Teoria de perturbação) ”g s Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10 ¸˜ ` a
  • 35. Modelo de Goldstone: Simetria Contínua Obtemos „‚ ‰ƒ ‚ ‹ ‚ x ‚ x ‚ x pT ‰V pT ‰tV V pT ŠV pT ŠV q q hf – Tc g s q q Ž ‘ Œ ‰ƒ ‚ Š ‚ ‰ƒ ‚ Š ‚ ‚ ™ x ‰T stV –T V – „ s cv „‚ – Bóson escalar de massa – Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10 ¸˜ ` a
  • 36. Modelo de Goldstone: Simetria Contínua Obtemos „‚ ‰ƒ ‚ ‹ ‚ x ‚ x ‚ x pT ‰V pT s‰ V V pT ŠV pT ŠV q q g f – Tc q q Ž ‘ Œ ‰ƒ ‚ Š ‚ ‰ƒ ‚ Š ‚ ‚ ™ x ‰T s V –T V – „ s cv „‚ – Bóson escalar de massa – Bóson escalar sem massa – Bóson de Goldstone Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10 ¸˜ ` a
  • 37. Modelo de Goldstone: Simetria Contínua Teorema de Golstone Se existe uma transformação contínua sob a qual é invariante, então ou Vácuo invariante Vácuo não é invariante Bósons de Goldstone — Partículas de massa nula Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.7/10 ¸˜ ` a
  • 38. Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano lmT V ˜ Introduzindo o campo de gauge e substituindo as derivadas q ordinárias por derivadas covariantes ™ x qš p ˜ p ›˜ qš ™ ™ qš ™ g s qs š q š o lT V p p ˜ œ žz q ƒ b  qg q q na densidade de Lagrangeana do campo escalar complexo Eq. (2) Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10 ¸˜ ` a
  • 39. Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano Obtemos a densidade de Lagrangeana s ™ • }|‚ s ‚ ™ x mf T g V T ‘V T st‘V ‘| –| ‘| n q qš œ œ qš ™ ™ l q Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10 ¸˜ ` a
  • 40. Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano Obtemos a densidade de Lagrangeana s ™ • }|‚ s ‚ ™ x mf T g V T ‘V T st‘V ‘| –| ‘| n q qš œ œ qš ™ ™ l q Transformação de gauge local 9€ ¡ £   Ÿ g ‘d ¤ ¢ ‘ ‘ b ~ tr ¥r 9€ ¡ £ ~  Ÿ ‘d ‘n g n ‘n ¢ b ¦mrr ˜d mT V ˜ ˜ p q ‚ q ƒ b l qg q Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10 ¸˜ ` a
  • 41. Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano Obtemos a densidade de Lagrangeana s ™ • }|‚ s ‚ ™ x mf T g V T ‘V T st‘V ‘| –| ‘| n q qš œ œ qš ™ ™ l q Transformação de gauge local 9€ ¡ £   Ÿ g ‘d ¤ ¢ ‘ ‘ b ~ tr ¥r 9€ ¡ £ ~  Ÿ ‘d ‘n g n ‘n ¢ b ¦mrr ˜d mT V ˜ ˜ p q ‚ q ƒ b l qg q • ‚ Para obtemos o mínimo ” d „ † ~  •‚ € g‘ „ – com ‡” c ˆd y ow s cv Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10 ¸˜ ` a
  • 42. Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano cv •‚ ’ g ‘“ € g ˆ gƒ– „ Escolhendo de modo que , definindo ” €c s ‘d ‘ um novo campo e parametrizando ‘d ’ ‘“ s ‘ y 9¡ © £¨ cv ~  § l ‘T g V ƒ „T ‰mT VV € ¢ l cv ƒ „T ‰mT ƒV Šl T VV € z ª l Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10 ¸˜ ` a
  • 43. Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano Obtemos a seguinte densidade de Lagrangeana „‚ ‰ ‚ ‚ x ‚ x pT ‰V pT ‰s V V q g f – Tc q ‚ ™ x ‚ x T „V qš q ˜ ˜ qš ™ ™ ƒ s q ‚ x pT ŠV pT ŠV q s q ˜ q p q „ ƒ ‘termos de interação’ Šƒ  Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10 ¸˜ ` a
  • 44. Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano Obtemos a seguinte densidade de Lagrangeana „‚ ‰ ‚ ‚ x ‚ x pT ‰V pT ‰s V V q g f – Tc q ‚ ™ x ‚ x T „V qš q ˜ ˜ qš ™ ™ ƒ s q ‚ x pT ŠV pT ŠV q s q ˜ q p q „ ƒ ‘termos de interação’ Šƒ  cv „‚ – Bóson escalar de massa = 1 grau de liberdade – Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10 ¸˜ ` a
  • 45. Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano Obtemos a seguinte densidade de Lagrangeana „‚ ‰ ‚ ‚ x ‚ x pT ‰V pT ‰s V V q g f – Tc q ‚ ™ x ‚ x T „V qš q ˜ ˜ qš ™ ™ ƒ s q ‚ x pT ŠV pT ŠV q s q ˜ q p q „ ƒ ‘termos de interação’ Šƒ  cv „‚ – Bóson escalar de massa = 1 grau de liberdade – | „| Bóson vetorial de massa = 3 graus de liberdade – Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10 ¸˜ ` a
  • 46. Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano Obtemos a seguinte densidade de Lagrangeana „‚ ‰ ‚ ‚ x ‚ x pT ‰V pT ‰s V V q g f – Tc q ‚ ™ x ‚ x T „V qš q ˜ ˜ qš ™ ™ ƒ s q ‚ x pT ŠV pT ŠV q s q ˜ q p q „ ƒ ‘termos de interação’ Šƒ  cv „‚ – Bóson escalar de massa = 1 grau de liberdade – | „| Bóson vetorial de massa = 3 graus de liberdade – Bóson de Goldstone escalar sem massa = 1 grau de liberdade – Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10 ¸˜ ` a
  • 47. Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano Obtemos a seguinte densidade de Lagrangeana „‚ ‰ ‚ ‚ x ‚ x pT ‰V pT ‰tV V q hf – Tc g s q ‚ ™ x ‚ x T „V qš q ˜ ˜ qš ™ ™ ƒ s q ‚ x pT ŠV pT ŠV q s q ˜ q p q „ ƒ ‘termos de interação’ Šƒ  cv „‚ – Bóson escalar de massa = 1 grau de liberdade – | „| Bóson vetorial de massa = 3 graus de liberdade – Bóson de Goldstone escalar sem massa = 1 grau de liberdade – ˜ Mostra que e não são coordenadas normais independentes – Š q Total = 5 graus de liberdade! Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10 ¸˜ ` a
  • 48. Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano Notando que ‚ „‚ „ p i „ p i  q ˜ ˜ q ƒ qƒ Š Š q c   Temos o gauge unitário ou gauge-U „ p i qg d ˜ ˜ ˜ q ƒ b Š q q  i ¢¡ © £¨ §  mT d m‘ T V g V l ‘T g V ƒ „w ‰mT V{ ‘ b l l ~ l cv Substituindo na densidade de Lagangeana Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10 ¸˜ ` a
  • 49. Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano g f ’ ƒf yf Obtemos que ” „‚ ‰ ‚ ‚ x ‚ x pT ‰V pT ‰tV V q “f – Tc ’g s q ‚ ™ x ‚ x T „V qš q ˜ ˜ qš ™ ™ ƒ s q ‰ ™ ‰s i ™ x •f – „ – ”g s ‚ ‰ ‚ ‚ x cT o V ˜ ˜ q „ ƒ ‰ƒ q cv „‚ – Bóson escalar de massa = 1 grau de liberdade – | „| Bóson vetorial de massa = 3 graus de liberdade – Total = 4 graus de liberdade!!! Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10 ¸˜ ` a
  • 50. Mecanismo de Higgs: Caso Abeliano Mecanismo de Higgs 1. Iniciamente 2 bósons escalares massivos + 1 bóson vetorial sem massa = «c = 4 graus de liberdade i c iƒ « 2. Obtemos ao eliminarmos o bóson de Goldstone 1 bóson escalar massivo + 1 bóson vetorial massivo = = 4 graus de liberdade i i U iƒ « « Bóson de Higgs Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.8/10 ¸˜ ` a
  • 51. Resumo Modelo de Goldstone ¬T iV Quebra espontânea de simetria global q bóson escalar massivo i s bósons escalares massivos c b bóson escalar sem massa i uƒ Mecanismo de Higgs ¬T iV Quebra espontânea de simetria local ¤ q bósons escalares massivos bóson escalar massivo c i ¥ s b bóson vetorial sem massa bóson vetorial massivo i i ƒ uƒ ¦ Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.9/10 ¸˜ ` a
  • 52. Conclusão Próximos passos Estudar o caso quântico Estudar o modelo padrão eletrofraco Aprofundar o estudo de teoria de grupos Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.10/10 ¸˜ ` a
  • 53. Conclusão Próximos passos Estudar o caso quântico Estudar o modelo padrão eletrofraco Aprofundar o estudo de teoria de grupos A Natureza parece tomar proveito das representações matemáticas simples das leis de simetria. Quando alguém pára e considera a elegância e maravilha do raciocínio matemático envolvido e compara com as consequências físicas complexas e de longo alcance, um profundo sentimento de respeito com o poder das leis de simetria nunca deixa de desenvolver. Do discurso de C. N. YANG ao receber o Nobel Introducao a Teoria Quˆ ntica de Campos II – 05 de Dezembro de 2003 – p.10/10 ¸˜ ` a