Os aceleradores e Os aceleradores e detectores de partículasdetectores de partículas

Raios CósmicosRaios Cósmicos

Descobertos em 1912 Descobertos em 1912 Viktor Hess Viktor Hess

Problemas com os raios cósmicos:Problemas com os raios cósmicos:

Experiências com eletroscópio em altitudes elevadas.Experiências com eletroscópio em altitudes elevadas.

Partículas com alta energia (3 x 10Partículas com alta energia (3 x 102020 eV) eV) difícil de ser difícil de ser controlado.controlado.

Necessidade de criar novos maneiras de controlar as energias Necessidade de criar novos maneiras de controlar as energias das partículas das partículas aceleradores de partículas (10 aceleradores de partículas (101212 eV). eV).

Origem Origem raios altamente energéticos proveniente do raios altamente energéticos proveniente do cosmos que atinge a atmosfera terrestre.cosmos que atinge a atmosfera terrestre.

www.lip.pt/experiments/trc/opsao/oqsao3.html.

AceleradoresAceleradores

Primeiros aceleradores Primeiros aceleradores início da década de 40 início da década de 40

Problema: baixa energiaProblema: baixa energia

Partículas com baixa energia Partículas com baixa energia difícil reprodução de difícil reprodução de eventos com os raios cósmicos.eventos com os raios cósmicos.

Vantagem: fácil controle das partículasVantagem: fácil controle das partículas

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FuncionamentoFuncionamentoAceleração Aceleração diferença de potencial ( diferença de potencial (V)V)

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

+ - + -

Aceleração Aceleração depende da diferença de potencial ( depende da diferença de potencial (V)V)

FuncionamentoFuncionamentoTrajetória Trajetória campo magnético (B) e velocidade (v) campo magnético (B) e velocidade (v)

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-- - v

Fm

Trajetória Trajetória depende da velocidade (v) da partícula e depende da velocidade (v) da partícula e do campo magnético (B)do campo magnético (B)

Acelerador do Fermilab - EUAAcelerador do Fermilab - EUADescobriu o quark topDescobriu o quark top Energia Energia 2,36 TeV 2,36 TeV

Acelerador de Brookhaven - Acelerador de Brookhaven - EUAEUA

Investiga quarks e gluonsInvestiga quarks e gluons Energia Energia 10 TeV 10 TeV

Acelerador do CERNAcelerador do CERNEnergia Energia 14 TeV 14 TeVRaio = 27 Km.Raio = 27 Km.

Detectores de partículasDetectores de partículas

Vapor de água é confinado numa câmara fechada até o Vapor de água é confinado numa câmara fechada até o ponto de saturação. A seguir a pressão é diminuída, ponto de saturação. A seguir a pressão é diminuída, produzindo-se ar num estado supersaturado. A produzindo-se ar num estado supersaturado. A passagem de uma partícula carregada condensa essa passagem de uma partícula carregada condensa essa massa de ar em gotículas diminutas de vapor, deixando massa de ar em gotículas diminutas de vapor, deixando assim, os vestígios da partícula que passou.assim, os vestígios da partícula que passou.

Câmara de nuvens (1912) Câmara de nuvens (1912) estudo da radioatividade estudo da radioatividade

Quando as partículas carregadas passam por um Quando as partículas carregadas passam por um líquido, os átomos do líquido ionizam-se, produzindo líquido, os átomos do líquido ionizam-se, produzindo bolhas exatamente como o processo de ebulição. As bolhas exatamente como o processo de ebulição. As bolhas demarcam o trajeto das partículas.bolhas demarcam o trajeto das partículas.

Câmaras de bolhas (1952) Câmaras de bolhas (1952) líquido superaquecido líquido superaquecido (próximo do ponto de ebulição)(próximo do ponto de ebulição)

líquido líquido hidrogênio (p.f. hidrogênio (p.f. -247 -247 ooC) ou deutérioC) ou deutério

Detectores modernosDetectores modernos

ALICE ALICE estudar o plasma de quarks estudar o plasma de quarks

ATLAS ATLAS maior de todos - tamanho de um prédio de 5 maior de todos - tamanho de um prédio de 5 andaresandares

estudará o percurso e a energia das partículas

CMS (compact Muon Solenoid) CMS (compact Muon Solenoid) Também Também estudará o percurso e a energia das partículas

15 m de diâmetro15 m de diâmetro

Irá produzir um campo magnético 10Irá produzir um campo magnético 1055 vezes maior do que o da Terra vezes maior do que o da Terra

LHCb (Large Hadron Collider beauty) LHCb (Large Hadron Collider beauty) Instrumento mais sensível construído pelo homemInstrumento mais sensível construído pelo homem Estudará a diferença entre matéria e antimatériaEstudará a diferença entre matéria e antimatéria

Equipamentos medidores da energia, em termos de calor, das Equipamentos medidores da energia, em termos de calor, das partículas. Ponto final do percurso da maioria das partículas.partículas. Ponto final do percurso da maioria das partículas.

Calorímetro Calorímetro camadas mais externas dos detectores camadas mais externas dos detectores