Magno V. T Machado, GFPAE/2002. I Mostra de Pós-Graduação, IF-UFRGS.

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Explorando Explorando Partículas Partículas

e Interaçõese Interações em Altas em Altas EnergiasEnergias

GFPAE/IF-UFRGSGFPAE/IF-UFRGS

http://www.if.ufrgs.br/gfpae

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O Núcleo é fundamental ?O Núcleo é fundamental ?

.

Prótons e nêutrons constituem o núcleo: estes são fundamentais ?

Em baixa energia, a resposta é sim !Em baixa energia, a resposta é sim !

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O que é fundamental ? Prótons e Nêutrons são fundamentais ?O que é fundamental ? Prótons e Nêutrons são fundamentais ?

Físicos de partículas descobriram que o p e o n são compostos de quarks constituintes !

QuarksQuarks podem ser “sentidos” em interações podem ser “sentidos” em interações a altas energias (nos aceleradores ...)a altas energias (nos aceleradores ...)

Quarks seriam partículas fundamentais + léptons ...Quarks seriam partículas fundamentais + léptons ...

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Escalas de DistânciasEscalas de Distâncias

Fração do ÁtomoFração do Átomo Em MetrosEm Metros

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O Modelo O Modelo PadrãoPadrãoIngredientes Básicos:

QuarksQuarks: partículas c/ cargas fracionárias e nº quântico cornº quântico cor

LéptonsLéptons: como o elétron (interação EM e Eletrofraca)

Força ForteForça Forte

Partículas de TrocaPartículas de Troca: chamados bósons (fóton, glúon, Z , W)

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QUARKSQUARKS

LÉPTONSLÉPTONS

BÓSONSBÓSONS

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Partículas e AntipartículasPartículas e Antipartículas

Mas há assimetriaassimetria matéria-antimatéria no universo !!!Por que ? Muito trabalho ao físicos de partículas e cosmólogos...

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Quarks formam Hádrons: MésonsMésons: quark-antiquark

BárionsBárions: 3 quarks

Ligados e interagem via Força ForteLigados e interagem via Força ForteExclusão de Pauli ?

Nº quântico CORNº quântico COR

Ligados por glúons

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Cargas de CorCargas de Cor

Quarks próximos trocam glúons, ficandos ligados

Hádrons são “descoloridos” : apenas quarks e glúons têm cor !!!

CorCor

Anti-CorAnti-Cor

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Confinamento e Liberdade AssintóticaConfinamento e Liberdade Assintótica

Partículas coloridas não podem ser encontradas individualmente: estão CONFINADAS !!!

Apenas hádrons descoloridos no experimentoApenas hádrons descoloridos no experimento

Em altas energias, quarks podem ser considerados assintoticamente livres !!!!!! (plasma de quark-glúons ???)

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Os QuarksOs Quarks

3 famílias

Cargas

Portam cor

Massas

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Como estudamos os quarks ?Como estudamos os quarks ?

Física dos Aceleradores !!!Física dos Aceleradores !!!

Alvo FixoAlvo Fixo

ColisionadorColisionador

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PrincipaisPrincipais AceleradoresAceleradores

CERNCERN: na Suíça-França, reações pp, NN, e+e-

DESY-HERADESY-HERA: na Alemanha, reações ep

BNLBNL: EUA, reações com íons pesados

FERMILAB-TevatronFERMILAB-Tevatron: EUA, reações pp

LHC (futuro/CERN):LHC (futuro/CERN): ´´ E=14 TeV´´

E = 1.8 TeV

E = 300 GeV

E=200/A

E=1.8 TeV

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CERNCERN

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Um Exemplo - RHIC no BNLUm Exemplo - RHIC no BNL

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No que estamos envolvidos noNo que estamos envolvidos no GFPAE/IF-UFRGS ?

Coordenadora, 4 doutorandos, 1 mestrando e 2 doutores e 5 mestres formados ...

Basicamente estudamos processos mediados por interações forte entre quarks e glúons !!!

Ênfase especial aos processos no limite de altasdensidades de quarks e glúons (pártons)

Conexão direta c/ física dos aceleradores !Conexão direta c/ física dos aceleradores !

Veja GFPAE postersVeja GFPAE posters

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Distribuição de GlúonsDistribuição de Glúons

No próton

No núcleo

Distribuição de QuarksDistribuição de Quarks

No próton

No núcleo + efeitos nucleares ...

SaturaçãoSaturaçãopartônicapartônica

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Física do Pomeron (troca nº quânticos do vácuo!)

Eventos difrativos em HERAEventos difrativos em HERA

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Processo Drell-Yan ...Processo Drell-Yan ...Provando distribuições de quarks !Provando distribuições de quarks !

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Estudando Plasma de Quarks e Glúons ...Estudando Plasma de Quarks e Glúons ...simulando um Big-Bang em miniatura !simulando um Big-Bang em miniatura !

RHICRHIC

LHCLHC

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Estudando Quarks Pesados ...Estudando Quarks Pesados ...

charmcharm bottombottom

LHC

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Efeitos não-perturbativos ...Efeitos não-perturbativos ...

Mésons VetoriaisMésons VetoriaisGlúon não-perturbativoGlúon não-perturbativo

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Continuamos na luta ...Continuamos na luta ...