Introdução à Física Nuclear e de Partículas Flashcards
O que é que a Física de Partículas estuda?
Estuda as partículas elementares e as suas interacções.
Quais são as quatro interações fundamentais?
Gravítica, eletromagnética, forte e fraca.
O que media as interações fundamentais?
Os bosões elementares ou de gauge.
Quais são as partículas fundamentais (3 pontos)?
- 12 fermiões de spin 1/2: 6 leptões e 6 hadrões.
- Bosões de gauge das 4 interações.
- O bosão de Higgs.
Enuncia uma distinção entre os leptões e os hadrões.
Os leptões não sentem a interação forte, enquanto que os hadrões sentem as quatro interações.
Enuncia os seis leptões.
Eletrões, muões, taus, e os respetivos neutrinos.
Enuncia os seis hadrões.
Up, down, charm, strange, top e bottom.
Ordena as interações pela sua intensidade relativa, do menor para o maior.
Gravítica, fraca, eletromagnética, forte.
Ordena as interações pelo seu alcance, do menor para o maior.
Fraca, forte, tanto a eletromagnética como a gravítica são de longo alcance, dado que variam com 1/r^2.
Enuncia os primeiros lugares de observação para as quatro interações.
Gravítica: Universal
Eletromagnética: Moléculas e átomos
Fraca: Decaimentos
Forte: Núcleos
Que interação não tem tempo de declínio?
A gravítica.
O que é “especial” acerca da interação fraca?
Viola o maior número de leis de conservação e simetrias.
Enuncia os tempos de declínio típicos para as interações que o têm.
Eletromagnética: 10^-16 a 10^-21
Fraca: 10^6 a 10^-13
Forte: 10^-22 a 10^-24
Enuncia os quatro bosões, e a que interação estão associado, bem como o seu spin e carga.
Os bosões têm spin 1.
- Eletromagnética: Fotão (carga 0)
- Fraca: W (carga +-1) e Z_0 (carga 0)
- Forte: Gluão (carga 0)
Que teoria(s) explica a interação eletromagnética?
QED (quantum eletrodynamics).
Que teoria(s) explica a interação fraca?
QED (quantum eletrodynamics) e weak electro.
Que teoria(s) explica a interação forte?
QED (quantum eletrodynamics), weak electro e GUT (Teoria da grande unificação).
Quantos gluões existem?
8.
Qual é o spin do bosão elementar?
0.
Que interação estuda o bosão de Higgs? Que relação tem com esta teoria?
Interação eletrofraca. É fundamental ao funcionamento da teoria porque dá massa às outras partículas.
Porque é que é difícil procurar e detetar o bosão de Higgs?
Porque a teoria eletrofraca não prevê a sua massa.
Que bosão está por descobrir?
O gravitrão (spin=2), correspondente à interação gravítica.
Porque é que ainda não se descobriu o gravitrão?
A teoria ainda não está quantificada.
Que teoria tenta unificar a interação gravítica com as restantes interações?
A teoria das cordas.
O que tem a interação gravítica em conjunto com a teoria de Maxwell?
Equações de onda cuja solução são as ondas eletromagnéticas.
Que tipo de ondas são solução da teoria da relatividade geral?
Ondas gravitacionais.
O que é uma anti-partícula?
É uma partícula em tudo igual à partícula “original”, diferindo unicamente na sua carga (a qual é simétrica).
Que reação acontece entre partículas e anti-partículas?
Aniquilam-se, originando radiação.
Que partículas podem ser a sua própria anti-partícula?
Partículas de carga nula.
Descreve as interações dos anti-leptões e dos anti-hadrões.
Anti-leptões: não sentem a interação forte.
Anti-hadrões: sofrem as quatro interações.
O que é um neutrino de Dirac?
Neutrino e anti-neutrino são partículas diferentes.
O que é um neutrino de Majorana?
(necessariamente com massa): neutrino e anti-neutrino são a mesma partícula, podem aniquilar-se!
Porque é que ainda não foi observada a aniquilação neutrino neutrino? Que tipo de decaimento é?
Duplo decaimento beta sem emissão de neutrinos. Esta aniquilação é uma violação de uma das leis de conservação do Modelo Standard (nº leptónico).
O que é que a Física Nuclear estuda?
Hadrões compostos e núcleos atómicos, a partir dos quais a matéria se estrutura, bem como interação entre quarks (interação forte).
O que é um hadrão?
Sistema confinado de quarks (…gluões…).
O que compõe um núcleo?
sistema ligado de nucleões, protões e neutrões, (… mesões…).
O que compõe um nucleão?
Sistema confinado de quarks.
Quando é a QCD muito complexa?
A energias baixas, a teoria ainda não se encontra resolvida.
Quais são os graus de liberdade dos hadrões compostos?
Quarks e gluões.
O que são bariões?
Hadrões com três quarks (de valência + mar de quarks e gluões).
O que são mesões?
Hadrões com um par quark-antiquark (de valência + mar de quarks e gluões).
Quais são os graus de liberdade do núcleo?
Nucleões (mais outros hadrões).
Quais são os hadrões mais importantes?
Nucleões (bariões) e piões (mesões).
O que é o confinamento na física de partículas?
O confinamento é uma propriedades das interacções fortes, que impede que partículas com carga de cor (como gluões e quarks), existam livres na natureza. O nome confinamento vem do facto de todas as partículas com carga de cor, observadas até hoje, se encontrarem apenas no interior de partículas “brancas”, ou seja que são feitas de partículas cujas cargas de cor se anulam.
Porque é que é difícil quebrar o confinamento?
Ao contrário de outras forças da natureza, as interações fortes aumentam de intensidade conforme se tenta separar partículas sujeitas a elas. Caso se conseguisse construir um aparelho capaz de separar quarks, por exemplo, a energia necessária para isso seria tão grande, que acabaria, pela equivalência massa-energia, criando outras partículas, que se ligariam umas com as outras, formando uma nova partícula branca. Essencialmente, quarks e gluões não podem ser separados dos hadrões sem formarem novos hadrões.
