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
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
?
?
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
PARTÍCULAS
Descoberta do Quark ‘Top’ (Fermilab)
Quarks 1995
ccuu
dd ss
Quarks
tt
bb
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
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
PARTÍCULASNeutrinos 2000
Descoberta do neutrino do tau
DONUT collaboration (Fermilab)
Então, quantos tipos há?!
O MODELO PADRÃO (2006)
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%)
LHC STARTUP IN 2008
new answers !
LARGE HADRON COLLIDER
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
• As condições do Universo logo após o Big-Bang serão recreadas no LHC.
13.7
Universo
O Cosmos no LHC
History of Our UniverseExtreme
?
HOJE
LHC
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?!
Matéria Escura na Colisão de Galáxias
© C
HA
ND
RA
X-R
AY O
BSER
VA
TO
RY
MatériaNormalMatéria Escura
(Reconstruída)Matéria Escura
(Reconstruída)
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
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.
Oops…NÃO está diminuindo!
fain
ter
• A Expansão do Universo está acelerando!
• Algo se sobrepõe à gravidade!
• Cientistas chamam-lhe ‘Energia Escura’
Evidência para EE! fa
inte
rfa
inte
r
E mais recentemente:
Lum
inos.
dim
inui
s/ efeito
DensidadeNão-Matéria
.vs.Densidade
Matéria
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
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
Universo
A mais precisa observação hoje (WMAP)
COBE(7 degree resolution)
WMAP(0.25 degree resolution)
Então, de que é feito o Universo?!
?
??!
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!
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
Obrigado pela vossa atenção!
