O documento apresenta uma série de descobertas importantes na física de altas energias ao longo do século XX, como a descoberta dos raios X, elétron, núcleo atômico e raios cósmicos. Também discute o desenvolvimento do Modelo Padrão e experimentos atuais em física de partículas, como o LHC.

1. 21/03/2012 Física de Altas Energias 1

2. Ronald Cintra Shellard
CBPF

3. Paradoxo:
Quanto mais sabemos,
mais extensa é nossa ignorância
Arnold Zukerfeld
21/03/2012 Física de Altas Energias 3

5.  1895 − W. K. Röentgen ★ − Descoberta dos Raios X
 1897 − J.J. Thompson★ − Descoberta do eléctron
 1911 − E. Rutherford − Identificação do núcleo atômico
 1912 − V. F. Hess★ − Descoberta dos raios cósmicos
 1928 − P. A. M. Dirac★ − Postula pósitrons (eq. de Dirac)
 1930 − W. Pauli★ − Postula neutrinos (conservação de energia)
 1932 − J. Chadwick★ − Descoberta do neutron
 1932 − C. D. Anderson★ − Descoberta do pósitron
 1935 − H. Yukawa★ − Postula mésons para interação forte
 1936 − C. D. Anderson − Descoberta do múon (Who order that?)
 1947 − G. Rochester e − Descoberta do Kaon (partícula estranha)
C. Butler
 1947 − C. Powell★, C. Lattes − Descoberta do píon
e G. Occhialini
 1948 − C. Lattes e − Píons em aceleradores
E. Gardner ADVENTO DOS ACELERADORES
21/03/2012 Física de Altas Energias 5

6.  1952 - E. Fermi et al. - Produzem ressonâncias hadrônicas
 1955 - -O.Chamberlain e E.Segré ★ - Produzem anti-próton no laboratório
- C. N. Yang e T. D. Lee★
 1956 - F.Reines★,C.L.Cowan - Violação da Paridade
 1957 - L. Lederman★ , M. Schwartz - Descoberta do neutrino
 1962 e J. Steinberger - Descoberta do neutrino muonico
- S. Glashow★
 1961 - M. GellMann★ - V-A
 1962 - J. Cronin e Val Fitch★ - Eight Fold Way (quarks)
 1964 - A. Salam, S. Weinberg★ - Descoberta da vilação de CP.
 1967 - J.Friedman,H.K. Kendall, - Modelo Padrão
 1968 R.E.Taylor ★ - Medida da estrutrura dos hadrons
(partons)
 1972 - M. Kobayashi-T. Maskawa★ - Matriz dos quarks
 1973 - D. Politzer, D. Gross e F. Liberdade assintótica (QCD)
Wilczek ★
21/03/2012 Física de Altas Energias 6

7.  1974 - B. Richter e S. Ting ★ - Descoberta do charme
 1975 - M. Perl ★ - Descoberta do tau
 1977 - L. Lederman - Descoberta do quark b
 1983 - C. Rubia, S.v.d. Meer ★ - Descoberta do W e Z
 1989 - LEP e SLC - 3 famílias de neutrinos
 1995 - CDF e D-Zero - Descoberta do quark top
 1998 - M. Koshiba ★ - Massa de neutrinos
Tevatron e LEP - Validação do Modelo Padrão
21/03/2012 Física de Altas Energias 7

8. QCD Interações eletrofracas
su(3) su(2) u(1)
Quarks u c t
d s b
Leptons e μ τ
νe νμ ντ
QCD Glúons
EW W+, W-, Z0, Fóton
mais mecanismo de quebra de simetria
21/03/2012 Física de Altas Energias 8

9. QCD Interações eletrofracas
su(3) su(2) u(1)
21/03/2012 Física de Altas Energias 9

10. 21/03/2012 Física de Altas Energias 10

12. 21/03/2012 Física de Altas Energias 12

13. 4 Tesla
4
21/03/2012 Física de Altas Energias 13

14. Vertex Locator VELO
Muon System RICH Detectors Movable device
35 mm from beam out of physics /
7 mm from beam in physics
pp collision Point
~ 1 cm
B
Calorimeters Tracking System
21/03/2012 Física de Altas Energias 14

15. 21/03/2012 Física de Altas Energias 15

16. 21/03/2012 Física de Altas Energias 16

17. 21/03/2012 Física de Altas Energias 17

18. 21/03/2012 Física de Altas Energias 18

19. 21/03/2012 Física de Altas Energias 19

20. HIGGS
21/03/2012 Física de Altas Energias 20

21. Supersimetria (SUSY)
21/03/2012 Física de Altas Energias 21

22. 21/03/2012 Física de Altas Energias 22

23. 21/03/2012 Física de Altas Energias 23

24. Mecanismo de Englert-Brout-Higgs-Guralnik-Hagen-Kibble
É materialização da observação de Julian Schwinger
Mas não é a única!
21/03/2012 Física de Altas Energias 24

25. 21/03/2012 Física de Altas Energias 25

26. 21/03/2012 Física de Altas Energias 26

27. technipion
techirho
21/03/2012 Física de Altas Energias 27

28. 246
n= GeV » 174GeV
2
21/03/2012 Física de Altas Energias 28

29. Carga dos quarks está conectada com a carga dos léptons
Implica em Grande Unificação (GUTs)
Porque 3 famílias?
21/03/2012 Física de Altas Energias 29

30. O que é matéria escura?
Luz no fim do túnel?
Resultados experimentais:
• DAMA (Gran Sasso) YES
• CRESST (Gran Sasso) PERHAPS
• CoGeNT (Soudan) YES
• CDMS (Soudan) NO
• XENON (Gran Sasso) NO
21/03/2012 Física de Altas Energias 30

31. 21/03/2012 Física de Altas Energias 31

32. 21/03/2012 Física de Altas Energias 32

33. 21/03/2012 Física de Altas Energias 33

34. 21/03/2012 Física de Altas Energias 34

35. 21/03/2012 Física de Altas Energias 35

36. 21/03/2012 Física de Altas Energias 36

37. diaphragm mirror
21/03/2012 Física de Altas Energias 37

38. 21/03/2012 Física de Altas Energias 38

39. 21/03/2012 Física de Altas Energias 39

40. 21/03/2012 Física de Altas Energias 40

41. 21/03/2012 Física de Altas Energias 41

42. Secção de choque
próton-próton
If % p > 20%, % He < 25%
21/03/2012 Física de Altas Energias 42

43. Fe p γ
Paradoxo:
- Energias mais altas são Fe?
- Modelo físicos errados?
21/03/2012 Física de Altas Energias 43

44. 21/03/2012 Física de Altas Energias 44

45. Paulo Fonte (Coimbra)
21/03/2012 Física de Altas Energias 45

46. 21/03/2012 Física de Altas Energias 46

47. 21/03/2012 Física de Altas Energias 47

49. e+ e- na escala de TeV
21/03/2012 Física de Altas Energias 49

50. Ecms = 500 GeV
L = 2×1034 cm-2 s-1
325 Instituições!
21/03/2012 Física de Altas Energias 50

51. 21/03/2012 Física de Altas Energias 51

52. 21/03/2012 Física de Altas Energias 52

53. 21/03/2012 Física de Altas Energias 53

54. 21/03/2012 Física de Altas Energias 54

55. 21/03/2012 Física de Altas Energias 55

56. 21/03/2012 Física de Altas Energias 56

57. 21/03/2012 Física de Altas Energias 57

58. 21/03/2012 Física de Altas Energias 58

59. Raios Gama oferecem uma vista do Universo Extremo
21/03/2012 Física de Altas Energias 59

60. Cherenkov Light Images on cameras
50photons/m2 ~1000 p.e./Tel at 1TeV
T1
T２
T３ T４
Typical parameters
Energy range 50GeV ~ 10TeV
CR rejection power ~99.9%
Angular resolution ~0.1 degrees
Energy resolution ~20%
Detection area ~105m2
Sensitivity ~1% Crab Flux (10-13 erg/cm2s)
21/03/2012 Física de Altas Energias 60

61. Energia de 10 GeV a 100 TeV
AGN’s, Pulsares, GRB’s
Fontes de
raios cósmicos
21/03/2012 Física de Altas Energias 61

62. 21/03/2012 Física de Altas Energias 62

63. - Física de Altas Energias vive um período de grande
efervescência
- Experimentos envolvem colaborações internacionais
- Liderança dos experimentos deixou de ser exclusiva de
EUA, Europa e Japão
- Brasil tem participação relevante em vários experimentos
- Intensa participação da indústria nos experimentos
(motor de Inovação)
- Provavelmente estamos no limiar de novas descobertas
21/03/2012 Física de Altas Energias 63