apresentacao 01 projeto_lhc

Conhecendo o anti-eu, Conhecendo o anti-você

“Antimatéria?—é um combustível poderoso, né? Vi isso nos filmes

'Anjos e Demônios' e 'Jornada nas Estrelas'.”

“Acho que tem a ver com espaçonaves qeu se movem a

velocidade da luz – elas usam reatores com antimatéria, né?”

“Li numa revista que ela pode se tornar uma fonte de combustível no

futuro.”

“OK. Diga-me— afinal de contas, o que É antimatéria?”

“…onde podemos conseguir um pouco? O carro deve ficar muito mais

veloz!”

A SEGUIR MOSTRAMOS ALGUMAS QUESTÕES SOBRE ANTIMATÉRIA, QUE SURGEM ENTRE OS ALUNOS DOS PRIMEIROS ANOS DO ENSINO MÉDIO

Do filme “Anjos & Demônios” (2009)*

To see the video, click on the picture :

Antimatéria já esteve perto da cultura popular bem antes do lançamento do filme

“Anjos & Demônios” (ou do livro de 2000 do novelista Dan Brown, no qual o

filme está baseado).

As frases seguintes são alguns exemplos, da série de TV “Jornada nas Estrelas” (anos

60):

De Jornada nas Estrelas – série originalEpisódio da 3a. Temporada (1969)

Spock: Quando eu acesso o controle de combustível da nave, existe um tubo conectado à câmara de reação matéria-antimatéria.Scotty: Isto mesmo, existe um acesso de serviço, mas isso não quer dizer que seja usado enquanto o integrador opera.Spock: Mesmo assim, está ali e pode interromper o fluxo de combustível naquele ponto.Scotty: Com o quê? Com as mãos nuas, sem proteção?Spock: Uma sonda magnética.Scotty: Qualquer matéria que entrar em contato com a antimatéria desencadearaá uma explosão. E não acredito que um homem possa viver neste acesso durante o fluxo de energia do campo magnético que mantém a antimatéria aprisionada!Spock: Posso tentar!.Scotty: Você vai acabar morrendo lá!Spock: Se não tivermos outra solução, rápido, este é o destino que nos espera.

Star Trek © Paramount Pictures

De Jornada nas Estrelas – série originalEpisódio da 1a. Temporada (1967)

Kirk: Não estou entendendo você.

Spock: Dois universos paralelos – imagine isso—um positivo e outro negativo. Ou mais especificamente, um matéria, outro antimatéria.

Kirk: Você tem certeza do que está dizendo? Matéria e antimatéria tem uma tendência a mutuamente se cancelarem - violentamente

Spock: Precisamente. Sob certas condições—quando duas partículas idênticas de matéria e antimatéria se encontram. Aniquilação, Jim. Total, completa e absoluta.


De Jornada nas Estrelas – A próxima geraçãoEpisódio da 1a. Temporada (1988)

Voz do Computador:

Última questão do teste hipermídico de física: “Se tanques de matéria e antimatéria numa espaçonave intergaláctica estão 90% vazios, calcule a taxa de mistura necessária para alcançar a base estelar, distante 100 anos-luz, numa velocidade warp 8”. Comece agora.


Bem, isto são algumas coisas que filmes e a TV nos tem falado sobre a antimatéria.

Mas, qual é a realidade?

Apenas QUATRO partículas compõem todaa matéria visível no Universo…

electron neutrino up quark down quark

Apenas QUATRO partículas compõem todaa matéria visível no Universo…

Mas o Universo ainda tem outras partículas escondidas debaixo da manga.

Por exemplo, cada partícula da matéria tem um gêmeo. Não, não é um gêmeo mau…



…um gêmeo de ANTIMATÉRIA.

positron anti-neutrino anti-up quark anti-down quark

Tradicionalmente usa-se uma pequena barra no símbolo da partícula de antimatéria para distingui-la do símbolo para sua gêmea de matéria (a exceção é o pósitron, onde usamos um ‘+’ no lugar do ‘’ do elétron).


Antimatéria não é algo somente da ficção científica. Ela existe.

É o assunto (ou melhor, o antiassunto) da ciência.

positron anti-neutrino anti-up quark anti-down quark

Tradicionalmente usa-se uma pequena barra no símbolo da partícula de antimatéria para distingui-la do símbolo para sua gêmea de matéria (a exceção é o pósitron, onde usamos um ‘+’ no lugar do ‘’ do elétron).

Matéria, Antimatéria: Qual é a diferença?

Existe uma diferença sutil e óbvia:


−1 +1


Uma partícula de matéria que tem uma CARGA ELÉTRICA tem uma antipartícula gêmea com a carga exatamente oposta.


−1 +1



Por exemplo, se o elétron tem carga igual a 1,


−1 +1



Por exemplo, se o elétron tem carga igual a 1,


−1 +1−1

ElectronCharge: 1



Por exemplo, se o elétron tem carga igual a 1, então sua antipartícula, o pósitron, tem carga igual a 1.


+1−1

ElectronCharge: 1



Por exemplo, se o elétron tem carga igual a 1, então sua antipartícula, o pósitron, tem carga igual a 1.


−1 +1

ElectronCharge: 1

PositronCharge: 1

Lembre-se queprótons e neutrons

São compostos por combinações específicas de quarks up e down,

e que estes quarks tem carga fracionária…

Composto de:2 quarks up e 1 quark down

Carga total:⅔ + ⅔ − ⅓ = +1

PRÓTON (p)

+⅔

+⅔

⅓

Composto de:1 quark up e

2 quarks down

Carga total: ⅔ − ⅓ − ⅓ = 0

+⅔ ⅓

⅓

NEUTRON (n)

Da mesma forma, combinações específicas de quarks anti-up e anti-down formam

antiprótons and antineutrons. Novamente, os quarks anti-up e anti-down

tem a carga elétrica oposta a seus gêmeos da matéria…

Composto de:2 quarks anti-up e 1 quark anti-down

Carga total: -⅔ − ⅔ + ⅓ = −1

ANTIPRÓTON (p):-

⅔

⅔

+⅓

Composto de:1 quark anti-up e

2 quarks anti-down

Carga total: -⅔ + ⅓ + ⅓ = 0

Note que o antineutron também tem carga nula. Se uma partícula não tem carga, sua antipartícula também não tem carga.

ANTINEUTRON (n):-

⅔ +⅓

+⅓

E o que podemos falar sobre a

carga???

A

CARGA ELÉTRICA

DE UMA PARTÍCULA

(COMO A MASSA)

É UMA PROPRIEDADADE DA

MATÉRIA

ALGUMAS PARTÍCULAS TEM UMA CARGA ELÉTRICA,

OUTRAS NÃO:

O ELÉTRON E OS QUARKS UP E DOWNSÃO EXEMPLOS DE PARTÍCULAS QUE

POSSUEM CARGA:


OUTRAS NÃO:

CARGA DO QUARK UP

= +⅔

CARGA DO ELÉTRON

= -1

CARGA DO QUARK DOWN

= -⅓


OUTRAS NÃO:

O FÓTON E O NEUTRINOSÃO EXEMPLOS DE PARTÍCULAS QUE

NÃO POSSUEM CARGA:

CARGA DO

FÓTON

= 0

CARGA DO

NEUTRINO

= 0

O PRÓTON TEM UMA CARGA TOTAL DE +1 DEVIDO AOS QUARKS

QUE O COMPÕEM

CARGA DO

PROTON

= +1

⅔ ⅔

⅓

O NEUTRON TEM UMA CARGA TOTAL NULA DEVIDO AOS QUARKS

QUE O COMPÕEM

CARGA DO

NEUTRON

= 0

CARGA DO

PROTON

= +1

⅔ ⅔

⅓ ⅓

⅓⅔

O PRÓTON TEM UMA CARGA TOTAL DE +1 DEVIDO AOS QUARKS

QUE O COMPÕEM

VOCÊ PROVAVELMENTE JÁ CONHECEO COMPORTAMENTO DAS

PARTÍCULAS CARREGADAS



POR EXEMPLO, VOCÊ PROVAVELMENTE JÁ TEM IDÉIA DE QUE CARGAS IGUAIS

por exemplo, duas cargas negativas





−− −−





−− −−

vão se REPELIR



E QUE CARGAS OPOSTAS

−−++




--++




vão se ATRAIR

--++

UM COMPORTAMENTO DAS PARTÍCULAS CARREGADAS QUE VOCÊ PODE NÃO ESTAR

FAMILIARIZADO É O QUE ACONTECE COM ELAS NUM CAMPO MAGNÉTICO

Você provavelmente já viucomo linhas de limalha de ferro se formam

ao redor de um imã em barra:

Dizemos que a limalha de ferro se alinha com o campo magnético

que cerca o imã.

Para mostrar o que acontece às

partículas carregadas num campo magnético,

Vamos considerar um imã em “ferradura”...

S

N

Para mostrar o que acontece às

partículas carregadas num campo magnético,

Vamos considerar um imã em “ferradura”...

N

S

…e que esta caixa limita a regiãoonde o campo magnético está concentrado.

N

S

O campo tem umadireção associada com ele,

como mostra a seta.A direção do campo

magnético sempre aponta do polo Norte para o polo Sul do imã.

Direção do cam

po magnético

N

S

Se enviamos duas partículas carregadas de massa igual num campo magnético…

Direção do cam

po magnético

N

S

…uma delascarregada

negativamente…

Direção do cam

po magnético

N

S

…e outra positivamente carregada…

Direção do cam

po magnético

N

S

…veríamos que a partícula negativa seria desvia nesta

direção…

Direção do cam

po magnético

N

S

Direção do cam

po magnético

…veríamos que a partícula negativa seria desvia nesta

direção…

N

S

Direção do cam

po magnético

…e a partícula positiva seria

desviada com a mesma intensidade

mas na direção oposta.

N

S




Direção do cam

po magnético

N

S




Direção do cam

po magnético

(Isto significa que o uso de um imã desta forma poderia ser usada para DETECTAR que duas partículas DESCONHECIDAS tem a MESMA massa mas cargas OPOSTAS).

Em que matéria e antimatéria se parecem?

Em que matéria e antimatéria se parecem?

Até onde podemos falar, partículas e antipartículas tem Massas IDÊNTICAS.

(O fato de que o módulo da deflexão de uma partícula e sua antipartícula pelo campo magnético é igual, é uma indicação de que

suas massas são idênticas.

Por exemplo…

Massa do próton = massa do antipróton

Também ACREDITAMOS, apesar de ainda precisar ser PROVADO experimentalmente,

que antimatéria comporta-se de maneira IDÊNTICA à matéria sob a influênciada GRAVIDADE.

Matter

Matter

Anti-matt

er

Anti-matt

erPor exemplo,

Se você fosse capaz de deixar cair uma certa

quantidade de matéria e de antimatéria num campo gravitacional,

Acreditamos que eles acelerariam precisamente

na mesma taxa.

Matter

Matter

Anti-matt

er

Anti-matt

er

Por exemplo, Se você fosse capaz de

deixar cair uma certa quantidade de

matéria e de antimatéria num campo gravitacional,

Acreditamos que eles acelerariam precisamente

na mesma taxa.

Assim como para antipartículas fundamentais, Anti-átomos inteiros também são possíveis.

De fato, os seres humanos já construíram um deles:

Assim como para antipartículas fundamentais, Anti-átomos inteiros também são possíveis.

De fato, os seres humanos já construíram um deles:

ANTI-HIDROGÊNIO

Velho e bom HIDROGÊNIO. É o átomo mais simples que conhecemos.

Consiste de 1 próton e 1 elétron.

Vamos desenhar um átomo de hidrogênio como um elétron orbitando seu núcleo, um próton.

Vamos desenhar um átomo de hidrogênio como um elétron orbitando seu núcleo, um próton.

Hidrogênio (H)

Vamos desenhar um átomo de hidrogênio como um elétron orbitando seu núcleo, um próton. MAS LEMBRE-SE—esta NÃO é uma descrição precisa! (Numa escala apropriada nosso elétron estaria a 1 quilômetro do próton).

Hidrogênio (H)

Agora vamos desenhar um átomo de anti-hidrogênio como um pósitron orbitando seu núcleo, um antipróton. (Vale o mesmo aviso!!!)

Hidrogênio (H)


Anti-Hidrogênio

(H)

Hidrogênio (H)

Agora vamos desenhar um átomo de anti-hidrogênio como um pósitron orbitando seu núcleo, um antipróton. (Vale o mesmo aviso!!!)

-


No CERN em 1995, foram construídos os primeiros átomos de

ANTI-HIDROGÊNIO.

Desde a produção inicial em 1995 de apenas poucos átomos em 3 semanas,

uns poucos milhões foram produzidos pelo mundo afora nos anos seguintes.

Apesar de parecer impressionante, lembre-se que são necessários aproximadamente 600,000,000,000,000,000,000,000 átomos para

compor um único grama de anti-hidrogênio.

http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases1996/PR01.96EAntiHydrogen.html

Antihydrogen Atoms Made At Cern

http://cool-antihydrogen.web.cern.ch/cool-antihydrogen/

Até onde podemos trabalhar com isso?

Podemos construir outros anti-átomos? Por exemplo anti-carbono, anti-nitrogênio, anti-

oxigênio?

Até onde podemos trabalhar com isso?

Podemos construir outros anti-átomos? Por exemplo anti-carbono, anti-nitrogênio, anti-

oxigênio??

E que tal uma nova anti-tabela periódica?

FALANDO TEORICAMENTE, COMBINAÇÕES DE

PÓSITRONS, ANTIPRÓTONS E ANTINEUTRONSPODERIAM GERAR ANTI-VERSÕES DE TODOS OS

ELEMENTOS NA TABELA PERIÓDICA.

Podemos também prever que a

QUÍMICA

DA ANTIMATÉRIA

será idêntica a boa e

velha QUÍMICA DA MATÉRIA

Apesar de isso poder aborrecer seu professor de Química,basicamente ela estuda o que acontece

quando conjuneto de átomos aparecem juntos.



Quando 2 átomos de hidrogênio se aproximam, seus núcleos se repelem (por quê?).

Esta repulsão acontece porque o elétron num átomo atrai o próton no outro átomo.



Quando 2 átomos de hidrogênio se aproximam, seus núcleos se repelem (por quê?).

Esta repulsão acontece porque o elétron num átomo atrai o próton no outro átomo.

A melhor configuração possível é quandoos átomos estão ligados.

Então temos uma molécula de hidrogênio.

COMO EXERCÍCIO, PODEMOS REFAZER A FORMAÇÃO DA MOLÉCULA DE HIDROGÊNIO, APENAS AGORA USANDO

ÁTOMOS DE ANTI-HIDROGÊNIO.

EXISTIRIA ALGUMA DIFERENÇA DO PONTO DE VISTA DAS FORÇAS DE ATRAÇÃO E REPULSÃO?

ENTÃO UMA MOLÉCULA DE ANTI-HIDROGÊNIO SERIA FORMADA?

COMO EXERCÍCIO, PODEMOS REFAZER A FORMAÇÃO DA MOLÉCULA DE HIDROGÊNIO, APENAS AGORA USANDO

ÁTOMOS DE ANTI-HIDROGÊNIO.

EXISTIRIA ALGUMA DIFERENÇA DO PONTO DE VISTA DAS FORÇAS DE ATRAÇÃO E REPULSÃO?

ENTÃO UMA MOLÉCULA DE ANTI-HIDROGÊNIO SERIA FORMADA?

(Em relação às forças de atração e repulsão, existe uma completa simetria entre os dois casos. Então uma

molécula de anti-hidrogênio SERIA formada.)

Podemos seguir adiante?


Se moléculas de anti-hidrogênio são uma possibilidade teórica, E

A química da antimatéria é idêntica à da matéria…




Então que tal moléculas CADA VEZ MAIORES?




Então que tal moléculas CADA VEZ MAIORES?

COMO UM PEQUENO EXPERIMENTO MENTAL, SIGA NESTA LINHA DE PENSAMENTO ATÉ VOCẼ

DESISTIR…ATÉ ONDE VOCÊ PODE CHEGAR?

E que tal falarmos de um Anti-Você?Como seu Anti-Você se pareceria?


Se começarmos com você



Insert your

photo here

Insert your

photo here



e revertermos as cargas de todas as partículas que formam você(em outras palavras mudar seus elétrons para pósitrons, seus prótons para antiprótons, e seus neutrons para antineutrons),

As forças resultantes seriam as mesmas.

Insert your

photo here

Insert your

photo here



e revertermos as cargas de todas as partículas que formam você(em outras palavras mudar seus elétrons para pósitrons, seus prótons para antiprótons, e seus neutrons para antineutrons),

As forças resultantes seriam as mesmas.

Estas forças é que dão a você sua estrutura—e portanto, sua aparência.

Insert your

photo here

Insert your

photo here

Então, o Anti-Você se pareceria exatamente como

Você.

Insert your

photo here

AGAIN

Insert your

photo here

AGAIN


Você.

Porém, se Você e seu Anti-Você se encontrassem...

Insert your

photo here

AGAIN

Insert your

photo here

AGAIN


Você.

Porém, se Você e seu Anti-Você se encontrassem...

Insert your

photo here

AGAIN

Insert your

photo here

AGAIN

O que aconteceria, afinal ?!?!?!

Nota Final:Algumas vezes você perceberá o anti-objeto

desenhado comoUma imagem espelhada em negativo do objeto

original.Por exemplo:

BANANA

ANTI-BANANA

Material adaptado do módulo de ensino do CERN

apresentacao 01 projeto_lhc

Education