acelerador de partículas ufpa

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Sara machado de Souza Frederico pinheiro maus Wanessa da Silva Barros Renato fontel de Andrade Antonio Bruno Paixo de Andrade Os tpicos 1) quebrando os tomos

3.6)detectores 3.7)sistemas de vcuo 3.8)sistema de resfriamento 3.9)computador e sistemas eletrnicos 3.10)blindagem 3.11)sistemas de monitorao 3.12)sistemas de energia eltrica

Tema: Acelerador de partculas

1) quebrando os tomos 2) um acelerador de partculas 3) dentro de um acelerador de

partculas suas partes internas: 3.1) Fontes de partculas 3.2) tubos de cobres 3.3) clistrons 3.4)eletroms 3.5)alvos

3.12)sistemas de energia eltrica 3.13)anis de armazenagem 4. partculas subatmicas 5.handrons, bsons, big bang 6.Buraco negro 7.Vdeos


Um acelerador de particula um aparelho que produz feixes(conjunto)de atomos, eletrons , moleculas ou qualquer outra particula, essas particulas sao aceleradas a uma velocidade 1/1000 da velocidade da luz,

O Que So Aceleradores de Particulas?

1/1000 da velocidade da luz, quando atingem essa velocidade, essas particulas serao colididas com atomos e na quebra desses descobriremos suas partes internas.

http://static.hsw.com.br/gif/atom-smasher-gold-collision2.jpg

Viso final de uma coliso de dois feixes de ouro no colisionador de ons pesados relativsticos


Precisamos conhecer melhor as particulas, para isso precisamos faze-las atingir velocidades altas e faze-las colidir com um alvo.

Se colidirmos essas particulas com solidos, poderemos conhecer as composicoes quimicas desses solidos.

PORQUE ALGUEM ACELERARIA PARTICULAS?

conhecer as composicoes quimicas desses solidos. Ao acelerar certas particulas, estas podem ser uteis em

inumeras aplicacoes: tais como tecnologia e medicina. Na tecnologia temos o aparelho televisor e os

monitores de computador. Na medicina utilizado em tratamentos contra o

cancer.


- Catodo, que ira emitir eletrons, estes viajam a 30% da velocidade da luz (tubos de raios catodicos), esses eletrons serao acelerados pelo proprio catodo.

- Ao serem aceleradas, essas particulas irao colidir com a tela do televisor, que formada por

No aparelho televisor temos:

televisor, que formada por moleculas de fosforo, o resultado sera um ponto ou um pixel de luz.

-Quanto mais veloz for a particula, mais sera energizada, e quanto mais energia, mais visivel fica a materia. Um acelerador de particulas funciona do mesmo modo, porem as particulas se movem mais rapido, quase na velocidade da luz(3.108 m/s) e quando colidem resultam em mais particulas.

http://static.hsw.com.br/gif/projection-tv-crt.gif


As mquinas aceleram prtons at uma velocidade prxima da luz, e os disparam contra tumores. Os cientistas dizem que os feixes de prtons so mais precisos que os raios-x hoje em uso na radioterapia, o que significa uma reduo nos efeitos colaterais gerados pela radiao dispersa e,

Acelerador de partculas vira arma contra o cncer.

gerados pela radiao dispersa e, possivelmente, em nvel de cura mais elevado.

Mas um acelerador de partculas de 222 t -e uma edificao de 100 m de comprimento e com paredes de at 5,5 m de espessura para aloj-lo - podem custar mais de US$ 100 milhes. Isso torna um centro de prtons, nas palavras de um fornecedor de equipamentos, "a mais dispendiosa ferramenta mdica que existe".

http://img.terra.com.br/i/2007/12/26/662192-3520-it2.jpg


Linear e Circular ACELERADORES LINEARES Nos aceleradores lineares a

particula vai viajar no vacuo, dentro dos tubos de cobre.

Os clistrons, sao formadores de ondas, estes irao produzir uma

EXISTEM DOIS TIPOS DE ACELERADORES:

Os clistrons, sao formadores de ondas, estes irao produzir uma onda que servira para quiar o caminho do eletron, quando o eletron(ou qualquer particula)chegar no final do tunel, este ira liberar particulas subatomicas.

Este tipo de acelerador por ser enorme mantido no subsolo.

Vista area do acelerador linear do SLAC: o linac est no subsolo e traado de branco

http://static.hsw.com.br/gif/atom-smasher-slac-aerial.jpg


Fazem a mesma coisa que os lineares, porem nao usam um caminho linear.

As particulas sao impulsionadas ao redor de um caminho circular.

a cada passo passo da particula a energia cinetica vai aumentando, quando a energia cinetica se torna maxima um colocado um alvo que pode ser qualquer outra particula, e

ACELERADORES CIRCULARES.

alvo que pode ser qualquer outra particula, e assim ocorre a quebra desse atomo.

O primeiro acelerador de particulas existente foi o ciclotron de Lawrence.

Os ciclotrons sao formados por imas em forma de D e sao separados por espaco vazio, a cada volta da particula sua energia cinetica aumenta, e o raio do ciclotron tambem aumenta nesse momento que colocada uma particula-alvo, esta estara no no circulo mais externo do ciclotron e ser atingida quando o acelerador atingir a velocidade desejada.

http://static.hsw.com.br/gif/atom-smasher-first-cyclotron.jpgPrimeiro acelerador


Fonte de partculasA fonte de partcula fornece as partculas que sero aceleradas. As partculas podem ser eltrons, prtons, psitrons (a primeira partcula antimateria como um eltron, mas carregado positivamente), ons e ncleos dos tomos pesados como o ouro. No SLAC, uma arma de eltron usa um laser para derrubar os eltrons da superfcie de um semicondutor. Os eltrons, ento, entram na parte do acelerador do linac.

http://static.hsw.com.br/gif/atom-smasher-slac-electron-gun.jpg


A maior estrutura do acelerador de partcula o tubo de cobre. O tubo de cobre tem um forte vcuo por dentro pelo qual as partculas viajam. Os tubos so feitos de cobre porque

Tubo de cobre

viajam. Os tubos so feitos de cobre porque ele conduz muito bem tanto a eletricidade como o magnetismo. O tubo de cobre feito de mais de 80 mil cilindros revestidos de cobre e presos por mais de 3,2 km.


O tubo de cobre organizado para formar uma serie de clulas chamadas cavidades. O espao das cavidades combinado com o comprimento de onda das microondas. Os espaos permitem aos campos eltrico e magntico repetirem seu padro a cada trs cavidades.

http://static.hsw.com.br/gif/atom-smasher-slac-cavity2.jpg


Clstrons produzem as microondas, como um forno de microondas exceto que as microondas dos clstrons so cerca de 1 milho de vezes mais poderosas. Os eltrons mudam de velocidade no clistron liberando energia na forma de microondas. Guias de ondas transportam as ondas com eficcia sem perder a intensidade.

Clstrons

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Os imas, tanto os eletroms convencionais ou os imas supercondutores, so colocados ao longo do tubo do acelerador em intervalos regulares.

Estes imas matem o feixe de partculas confinado e localizado.

Ims

http://static.hsw.com.br/gif/atom-smasher-slac-magnet.jpg


Feixes de partculas so atirados e graas as forcas do magnetismo elas podem se concentrar em uma rea estreita do alvo, quanto mais colises, mais acontecimentos so observados.


ALVOS

Os alvos variam com o tipo de experincia. Alguns alvos podem ser finas folhas de metal. Em algumas experincias, os feixes de diferentes partculas (eltrons, psitrons) colidem um com o outro dentro dos detectores.


Os detectores so uma das mais importantes partes do equipamento no acelerador. Eles vem as partculas e a radiao depois da coliso. Existem vrios tipos de detectores, desde cmara de bolhas e nevoa ate detectores

eletrnicos em estado solido. Um laboratrio de cosilor pode ter vrios tipos de detectores localizados em varias partes do acelerador. Por exemplo uma

cmara de bolhas contem um gs liquido, como o hidrognio liquido. Como as partculas liberadas da coliso passam atravs da cmara, eles vaporizam um

pouco do liquido, deixando uma trilha de bolhas


SLD

Exemplo de detector

http://www.solstice.de/grundl_d_tph/exp_forsc/slac_sld_schema.gif


O SLD um detector multicamadas e cada camada v um evento diferente.Detector vertex :detecta a posio das trilhas das partculasCmara de deslocamento: detecta as posies das partculasDetector Cerenkov: V a radiao liberada pelas partculas se movendo e determina a velocidade delas.

http://static.hsw.com.br/gif/atom-smasher-slac-sld-cross-section.jpg


O sistema de vcuo fundamental no acelerador

Ele evita as descargas das fascas causadas pelas microondas no ar, que danificariam as

Sistemas de vcuo

pelas microondas no ar, que danificariam as estruturas do acelerador e dos guias de ondas, e tambm a perda de energia caso colidisse com o ar.


Para manter o vcuo baixo, bombas rotatrias funcionam como ventoinhas para retirar o ar e armadilhas frias usam gases de nitrognio para resfriar a superfcie da armadilha. E para manter o resfriamento do acelerador utiliza-se um sistema com tubos de gua.

http://static.hsw.com.br/gif/atom-smasher-slac-sld-cross-section.jpg


Computadores

Eletrnicos


Controlam a fonte de partculas,clstrons e ims usados na acelerao de partculas;Coletam e registram os dados da experincia;

Monitoram os dados das experincias;Desligam o sistema em caso de emergncia;

Controlam a fonte de partculas,clstrons e ims usados na acelerao de partculas;Coletam e registram os dados da experincia;

Monitoram os dados das experincias;Desligam o sistema em caso de emergncia;


http://www.ll.mit.edu/about/images/229680-5_lowres.jpg


Blindagem,monitorao e armazenagem

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http://gatomortovivo.files.wordpress.com/2009/12/lhc_hall_1.jpg


http://www.montfort.org.br/pictures/veritas/acelerador_particulas.jpg

http://atlasexperiment.org/images_atlas1/what-is-atlas/atlas_lg.jpg


Partculas subatmicas


LEPTONS So imunes interao nuclear forte. Podem ser

observados isoladamente

ELTRON NEUTRINO (V)ELTRON NEUTRINO (V)

Carga eltrica:Carga eltrica: 00Imune as interaes forte e Imune as interaes forte e eletromagntica.eletromagntica.

MUON NEUTRINO (VMUON NEUTRINO (V))

Carga eltrica:Carga eltrica: 00Participa de reaes Participa de reaes fracas envolvendo o fracas envolvendo o

TAU NEUTRINO (Vt)TAU NEUTRINO (Vt)

Carga eltrica:Carga eltrica: 00Participa de reaes Participa de reaes fracas envolvendo o tau fracas envolvendo o tau eletromagntica.eletromagntica. fracas envolvendo o fracas envolvendo o

muon.muon.fracas envolvendo o tau fracas envolvendo o tau lpton.lpton.

ELTRON (e)ELTRON (e)

Carga eltrica:Carga eltrica: --11Massa:Massa: 0,511 MeV0,511 MeVMenor partcula carregada, Menor partcula carregada, carrega correntes eltricas. carrega correntes eltricas.

MUON (MUON ())

Carga eltrica:Carga eltrica: --11Massa: Massa: 106 MeV106 MeVVerso mais pesada do Verso mais pesada do eltron. Componente dos eltron. Componente dos raiosraios--csmicos.csmicos.

TAU (t)TAU (t)

Carga eltrica:Carga eltrica: --11Massa:Massa: 1,78 GeV1,78 GeVVerso mais pesada e Verso mais pesada e instvel do eltron.instvel do eltron.


QUARKS Formam prtons, nutrons e vrias outras partculas pouco

conhecidas. Nunca foram observados em isolamento

UP (u)UP (u)

Carga eltrica:Carga eltrica: +2/3+2/3Massa:Massa: 2 MeV2 MeV

CHARM (c)CHARM (c)

Carga eltrica:Carga eltrica: +2/3+2/3Massa:Massa: 1,5 GeV1,5 GeV

TOP (t)TOP (t)

Carga eltrica:Carga eltrica: +2/3+2/3Massa:Massa: 171 GeV 171 GeV Massa:Massa: 2 MeV2 MeV

2up+1down= 1prton2up+1down= 1prtonMassa:Massa: 1,5 GeV1,5 GeVInstvel. Constituinte Instvel. Constituinte da partcula J/da partcula J/..

Massa:Massa: 171 GeV 171 GeV Partcula mais pesadaPartcula mais pesadaVida muito curtaVida muito curta

DOWN (d)DOWN (d)

Carga eltrica:Carga eltrica: --1/31/3Massa:Massa: 5 MeV5 MeV2down+1up= 1neutron2down+1up= 1neutron

STRANGE (s)STRANGE (s)

Carga eltrica:Carga eltrica: --1/31/3Massa:Massa: 95 Mev95 MevInstvel. Constituinte Instvel. Constituinte da partcula kaonda partcula kaon

BOTTOM (b)BOTTOM (b)

Carga eltrica:Carga eltrica: --1/31/3Massa:Massa: 4,2 GeV4,2 GeVInstvel. Constituinte Instvel. Constituinte da partcula Bda partcula B--mesonmeson


BSONS

No nvel quntico, cada fora da natureza transmitida por uma ou um conjunto de partculas

FTON (FTON ()) BSON Z (Z)BSON Z (Z) BSON W+/ WBSON W+/ W-- (W)(W) GLUONS (g)GLUONS (g)

Carga eltrica:Carga eltrica: 00Massa: Massa: 00Carrega o Carrega o eletromagnetismoeletromagnetismo, interage com , interage com partculas partculas eletricamente eletricamente carregadas. carregadas. Possui alcance Possui alcance ilimitado.ilimitado.

Carga eltrica: Carga eltrica: 00Massa:Massa: 91 GeV91 GeVMediador das Mediador das reaes fracas. Seu reaes fracas. Seu alcance cerca de alcance cerca de 1010--8 metros.8 metros.

Carga eltrica: Carga eltrica: 1 ou 1 ou --11Massa:Massa:80,4 GeV80,4 GeVMediador das Mediador das reaes fracas. Seu reaes fracas. Seu alcance cerca de alcance cerca de 1010--8 metros.8 metros.

Carga eltrica: Carga eltrica: 00Massa: Massa: 00Oito espcies Oito espcies diferentes de diferentes de gluons carregam a gluons carregam a interao forte, interao forte, agindo em quarks e agindo em quarks e outros gluons.outros gluons.


BSON DE HIGGS

Ainda no observado

HIGGS (H)HIGGS (H)

Carga eltrica: Carga eltrica: 00Massa esperada: Massa esperada: Menor que 1 TeV, provavelmente Menor que 1 TeV, provavelmente entre 114 GeV e 192 GeV.entre 114 GeV e 192 GeV.AcreditaAcredita--se que seja responsvel por dotar de massa os se que seja responsvel por dotar de massa os bsons W e Z, os quarks e os lptonsbsons W e Z, os quarks e os lptons


Interao de Higgs

O campo de Higgs preenche o espao como um fludo impedindo os bosons W e Z e tornando o seu e Z e tornando o seu alcance extremamente limitado.


Possvel conseqnciaCriao de buracos negros

As estrelas so gigantescas fornalhas, nas quais ncleos atmicos relativamente leves se fundem, dando origem a elementos mais pesados e liberando grandes quantidades de energia, boa parte na forma de luz. A grande presso produzida por essas reaes suficiente para contrabalanar a forca gravitacional que puxa a matria da estrela para o centro, mantendo-a em equilbrio por ate bilhes de anos.Quando a estrela envelhece, porem, ela passa a ser rica em ferro e outros Quando a estrela envelhece, porem, ela passa a ser rica em ferro e outros elementos pesados relativamente estveis. E as reaes de fuso no so mais suficientes para gerar a presso capaz de evitar que ela sofra um colapso devido o efeito de sua prpria forca gravitacional.Com o colapso da estrela, esta por sua vez acaba morrendo e toda a sua matria tende a se concentrar em uma regio de volume infinitamente pequena


O QUE OCORRE? Enquanto uma estrela colapsa, seu raio

diminui ate constituir uma singularidade, que a regio a partir do qual nenhum sinal pode chegar, rodeado por uma zona vazia de densidade finita.

A EGOSFERA fica entre o limite esttico e o horizonte de eventos e ele e o horizonte de eventos e ele responsvel por fazer rodar no sentido da rotao do buraco tudo o que cair La dentro, ate a luz.

Assim temos a formao de um buraco negro.

http://www.coladaweb.com/img/gallery/astronomia/astro2.jpg


Os buracos negros so constitudos de varias parte porem as principais so

Horizonte de eventos e singularidade.

Horizonte de eventos a regio de no escape, nada retorna dele nem mesmo a luz, escape, nada retorna dele nem mesmo a luz, ele responsvel por capturar partculas para o buraco negro.


1-um flash de luz se espalha em todas direes .

2-o horizonte de eventos com sua vasta gravidade captura o flash.

3-toda essa regio o horizonte de evento.

1 +

2

+

horizonte de evento.

4-toda a luz a puxada para singularidade do buraco negro

34

+

Imagem criada


Um buraco negro vazio, pois toda a sua massa colapsou para uma regio chamada de SINGULARIDADE.Qualquer coisa que caia dentro do horizonte de eventos no sairia mais do mesmo, e esse objeto ser puxado para a singularidade.Do lado de fora do horizonte de eventos a gravidade captura muitos flash mais ao entrar no horizonte de eventos sero sugados para a singularidade e a partir da ningum os pode ver.Na verdade no podemos ver um buraco, mas podemos enxergar objetos que orbitam e caem sobre ele.Os buracos negros so alimentados por materiais que mergulham neles, como gs e poeira. Conforme essa matria se aproxima do horizonte de eventos, ganha vasta http://blog10.files.wordpress.com/2009/12/buraco-negro.jpgse aproxima do horizonte de eventos, ganha vasta quantidade de energia, produzindo calor com eficincia 20 vezes maior que a fuso nuclear, o gerador de energia mais potente que conhecemos.A radiao do gs quente que espirala em direo ao buraco negro faz de ambientes como esse os objetos mais brilhantes do universo.

http://3.bp.blogspot.com/_h9v8WlstH8E/Sg2cKO9fzFI/AAAAAAAABR0/srdppFxPI2Y/s400/estrela.jpg

http://blog10.files.wordpress.com/2009/12/buraco-negro.jpg


Vdeos


RefernciasFsica Moderna Experimental e Aplicada

CARLOS CHESMAN, AUGUSTO MACEDO, CARLOS ANDRE

FISICA MODERNA, V.2: PARA INICIADOS, INTERESSADOS E AFICIONADOS /IVAN S. OLIVEIRA

Tendncias e perspectivas/Gil da Costa Marques

A Tsunami Final/Jos Antonio de Carvalho e Silva A Tsunami Final/Jos Antonio de Carvalho e Silva

A Segunda Criao: Responsveis pela Revoluo na Fsica do sculo XX, de Robert P. Crease, Charles C. Mann (Contribuio), Timothy Ferris

A Questo da Unidade: A Aventura da Fsica, de Etienne Klein, Marc Lachieze-Rey, Axel Reisinger (Tradutor) http://oglobo.globo.com/ciencia/mat/2010/03/30/acelerador-de-particulas-cria-explosao-inedita-consegue-simular-

big-bang-916211149.asp

http://educacao.uol.com.br/fisica/aceleradores-de-particulas.jhtm http://www.coladaweb.com/fisica/fisica-nuclear/acelerador-de-particulas Vdeos: www.Youtube.com.br


acelerador de partículas ufpa

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