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19001900

19101910

19201920

19301930

19401940

19501950

19601960

19701970

19801980

19901990

20002000

20102010

InteracçõesInteracçõesPartículasPartículasElectromagnético

RelatividadeRelatividadeRestritaRestrita

Mecânica QuântiaMecânica QuântiaOnda/CorpúsculoOnda/CorpúsculoFermiões / BosõesFermiões / Bosões

Dirac Dirac AntimatérAntimatér

iaia

Bosões WBosões W

QEDQED

MaxwellMaxwell

SUSY

Higgs

Supercordas

UniversoUniverso

NewtonNewtonTeoria Cinética,Termodinâmica

MovimentMovimentoo

BrownianBrownianoo

RelatividadeRelatividadeGeralGeral

Nucleosíntese Nucleosíntese no Big Bangno Big Bang

Inflação (?)Inflação (?)

ÁtomoÁtomo

NúcleoNúcleo

ee--

pp++

nn

ZooPartícu-

las

uu

μμ - -

ππ

ννee

ννμμ

ννττ

dd ss

cc

ττ--

ττ--

bb

tt

Galáxias; Expansão do Universo

Fusão NuclearFusão Nuclear

Radiação Cósmica de Fundo (Micro-

ondas)

GUT

massamassa ν ν

CôrCôrQCDQCD

Energia Escura (?)

Matéria Escura

W Z

g

Fotão

Fraco Forte

e++

p--

Yukawa Yukawa TrocaTroca

ππ

BoltzmannBoltzmann

Radio-Radio-actividadactividad

ee

TecnologiasTecnologias

Geiger

Nuvens

Bubble

Ciclotrão

Detector Acelerador

RaiosCósmicos

Sincrotrão

Colisão e+e-

Colisão p+p-

Arrefecimento

Wire chamber

Online computers

WWW

GRID

Detectores Modernos

ViolaçãoViolaçãoP, C, CPP, C, CP

MODELO PADRÃO

Unificação E-FUnificação E-F

3 famílias3 famíliasAnisotropias RCF (COBE, WMAP)

1895

1905

1975

Electro- magnetismo

Mecânica

DecaimentDecaimento Beta o Beta (Fermi)(Fermi)

89

10

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PARTÍCULAS

Descoberta do Tau (massa = 3500 me)

Leptões 1975

Diário do Martin Perl

SLAC (Martin Perl)

ννeeννee ννμμννμμ

e-e- µ-µ-

νtνt

--

Prémio Nobel 1995

Então e no sector dos quarks? ccuu

dd ss

tt

bb

?

?

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PARTÍCULAS

Descoberta do Quark ‘Bottom’ (Fermilab)

Quarks

Em 1977 os físicos descobriram no Fermilab a partícula Upsilon = mesão com quark b e antiquark b.

O quark b tem carga -1/3 e uma massa aproximada de 4,5 GeV.

1977

ccuu

dd ss

Quarks

ννeeννee ννμμννμμ

e-e- µ-µ-

Leptons

bb

--

νtνt

tt

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PARTÍCULAS

Descoberta do Quark ‘Top’ (Fermilab)

Quarks 1995

ccuu

dd ss

Quarks

tt

bb

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PARTÍCULAS

Fred Reines

Neutrinos 1956

Descoberta do neutrino do electrão

Reactores Nucleares são uma grande fonte de anti-neutrinos

Coincidência dos sinais de captura do n e aniquilação positrão

A História dos Neutrinos

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PARTÍCULAS

Jack Steinberger, 1962

Os neutrinos têm massa? Podem oscilar ?

Neutrino do “Muão”

Existem 2 tipos de neutrinos: tipo electrão e tipo muão

1962Neutrinos

Jack Steinberger, HST 2002

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PARTÍCULASNeutrinos 2000

Descoberta do neutrino do tau

DONUT collaboration (Fermilab)

Então, quantos tipos há?!

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O MODELO PADRÃO (2006)

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100 GeV

1 GeV

1 MeV

0.01 eV

1 TeV

9

Pete

r H

igg

s

Mecanismo de Higgs

Como é que as partículas ganham massa?

Limites (95%)

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LHC STARTUP IN 2008

new answers !

LARGE HADRON COLLIDER

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25 ns

Event rate in ATLAS :

N = L x (pp) 109 interactions/s

Mostly soft ( low pT ) events

Interesting hard (high-pT ) events are rare

Colisões em LHC

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• As condições do Universo logo após o Big-Bang serão recreadas no LHC.

13.7

Universo

O Cosmos no LHC

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History of Our UniverseExtreme

?

HOJE

LHC

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Gravidade:G M(r)/r2 = v2/rMassa interior: M(r) = v2 r / G

velocidade das estrelas (v)raio r

©A.De Angelis

O Mistério da Matéria Escura

Maior fracção de massa não brilha! O que é?!

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Matéria Escura na Colisão de Galáxias

© C

HA

ND

RA

X-R

AY O

BSER

VA

TO

RY

MatériaNormalMatéria Escura

(Reconstruída)Matéria Escura

(Reconstruída)

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Matéria Escura também aqui na nossa Galáxia!

• Espalhada pela galáxia, não agrupada!

• Nenhuma forma de matéria conhecida!

v

r (kpc)

©Anglo-Australian Observatory

© COBEM100 Milky Way Milky Way

Distance

Velo

city

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O Mistério da Energia EscuraCientistas estudaram supernovas distantes para estimar a variação da expansão do Universo.

Esperavam que a taxa de expansão deveria diminuir desde o tempo do Big Bang.

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Oops…NÃO está diminuindo!

fain

ter

• A Expansão do Universo está acelerando!

• Algo se sobrepõe à gravidade!

• Cientistas chamam-lhe ‘Energia Escura’

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Evidência para EE! fa

inte

rfa

inte

r

E mais recentemente:

Lum

inos.

dim

inui

s/ efeito

DensidadeNão-Matéria

.vs.Densidade

Matéria

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Fotografia bebé do Universo (380 000 anos de idade)

?

13.7

A Radiação Cósmica de Fundo do Universo

380000

A Expansão do Universo está Acelerando!

Verificação Independente!

©WMAP

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Universo

Estudo da Radiação Cósmica de Fundo (COBE)(Prémio Nobel 2006)

T= 2.7 K

T= 3.3 mK(depois da subtracção do fundo comum)

T= 18 µK(depois de corrigido para o mov. Terra)

Penzias & Wilson,Prémio Nobel 1965

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Universo

A mais precisa observação hoje (WMAP)

COBE(7 degree resolution)

WMAP(0.25 degree resolution)

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Então, de que é feito o Universo?!

?

??!

Page 24: 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 InteracçõesPartículas Electromagnético Relatividade Restrita Mecânica Quântia Onda/Corpúsculo

Como poderá LHC ajudar?• Bosão de Higgs ? Se existir deve permear o U.

• Encontrar Supersimmetria, se existir: o melhor candidato para a Matéria Escura será a partícula supersimétrica mais leve, estável e produzida em grande quantidades no Big Bang

• Encontrando Weakly Interactive Massive Particles, que se existirem em grandes quantidades = Mat.Esc.

• Encontrando para dimensões extra (>=5D), etc!

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Conclusões

Partículas Elementares

A Origem da massa

A Unificação das Interacções

Violação de CP

Big-BangNucleosíntese primordialRadiação Cósmica de Fundo

Grande unificaçãoDecaimento do protãoSupersimetriaGravitação e supercordas

Cosmologia

A Expansão do Universo

Inflação ? Teorias VSL ?

Matéria Escura/Energia escuraBuracos Negros

Assimetria matéria-antimatéria

Espectro de massas, famíliasMassa dos neutrinosMassa e simetria de gaugeMecanismo de Higgs Homogeneidade

1

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Obrigado pela vossa atenção!


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