As antipartículas: a As antipartículas: a descoberta do pósitrondescoberta do pósitron

O contexto da épocaO contexto da época

1926 Erwin Schrödinger:1926 Erwin Schrödinger:

Equação de onda para partícula (previsão de De Broglie)Equação de onda para partícula (previsão de De Broglie)

Arnold SommerfeldArnold Sommerfeld

Necessidade de correções relativística para elétrons em Necessidade de correções relativística para elétrons em órbitas em torno de núcleos.órbitas em torno de núcleos.

1926 Paul Dirac1926 Paul Dirac

Buscou conciliar as duas teorias: Equação de onda para Buscou conciliar as duas teorias: Equação de onda para partículas (Mecânica Quântica) e a Relatividade, partículas (Mecânica Quântica) e a Relatividade, chegando a seguinte solução:chegando a seguinte solução:

Solução para partículas livres:Solução para partículas livres:

(parte positiva)

(parte negativa)

Nova interpretação do vácuo:Nova interpretação do vácuo:

Energias negativas: necessidade de repensar o Energias negativas: necessidade de repensar o vácuo.vácuo.

Região do espaço onde se teria a menor energia possível, Região do espaço onde se teria a menor energia possível, deixando de ser aquele espaço totalmente ausente de deixando de ser aquele espaço totalmente ausente de

matériamatéria

Evidenciou que espaço e matéria não se excluem.Evidenciou que espaço e matéria não se excluem.

Modelo de Dirac: “mar de elétrons”Modelo de Dirac: “mar de elétrons”

O vácuo então, na interpretação de Dirac, seria o estado de O vácuo então, na interpretação de Dirac, seria o estado de todos os níveis de energia negativa ocupados por elétrons, todos os níveis de energia negativa ocupados por elétrons,

tendo uma estrutura complexa com uma energia total negativa tendo uma estrutura complexa com uma energia total negativa e infinita. Contudo, um elétron do estado negativo poderia ser e infinita. Contudo, um elétron do estado negativo poderia ser excitado passando para o estado positivo, deixando no vácuo excitado passando para o estado positivo, deixando no vácuo

o que Dirac chamou de buraco. Esse buraco seria o que Dirac chamou de buraco. Esse buraco seria interpretado como uma partícula positiva de energia positiva – interpretado como uma partícula positiva de energia positiva –

MAR DE ELÉTRONSMAR DE ELÉTRONS

Modelo de Dirac: “mar de elétrons”Modelo de Dirac: “mar de elétrons”

Primeiro candidato:Primeiro candidato: o prótono próton

No entanto a massa deveria ser igual ao do No entanto a massa deveria ser igual ao do elétron.elétron.

Então, como conceber uma partícula de Então, como conceber uma partícula de mesma massa que o elétron, porém positiva?mesma massa que o elétron, porém positiva?

Descrença na proposta de DiracDescrença na proposta de Dirac

1932 - Detecção da 1932 - Detecção da partícula prevista por partícula prevista por Dirac: AndersonDirac: Anderson

Anderson: análise de Anderson: análise de rastros de partículasrastros de partículas

Pósitron (ePósitron (e++) :) :

a primeira antipartículaa primeira antipartícula

O desconforto do “mar de elétrons”O desconforto do “mar de elétrons”

Final da década de 40: proposta de uma soluçãoFinal da década de 40: proposta de uma solução

Toda partícula possui uma antipartículaToda partícula possui uma antipartícula

Antipartículas: Antipartículas:

Os estados de energia negativa passaram a ser Os estados de energia negativa passaram a ser interpretados como estados correspondentes as interpretados como estados correspondentes as

antipartículas que só foi possível com o desenvolvimento antipartículas que só foi possível com o desenvolvimento do Eletrodinâmica Quântica (QED) por Richard Feynman do Eletrodinâmica Quântica (QED) por Richard Feynman

Mesma massa das partículasMesma massa das partículas

Uma propriedade contrária das partículasUma propriedade contrária das partículas

Exemplos: nêutron e neutrinoExemplos: nêutron e neutrino

nêutronnêutron antinêutronantinêutron

CargaCarga 00 00

SpinSpin 1/21/2 1/21/2

massamassa 939,27 MeV939,27 MeV 939,27 MeV939,27 MeV

Nº bariônicoNº bariônico +1+1 -1-1

neutrinoneutrino antineutrinoantineutrino

CargaCarga 00 00

SpinSpin 1/21/2 1/21/2

massamassa < < 16 eV16 eV << 16 eV 16 eV

Nº leptônicoNº leptônico +1+1 -1-1

Antipróton:Antipróton: p p

Antinêutron:Antinêutron: n n

Antielétron:Antielétron: e e++

Antiquarks:Antiquarks: u, d, s, c, b, t u, d, s, c, b, t

Átomos de anti hidrogênio (formados por um pósitron e Átomos de anti hidrogênio (formados por um pósitron e um antipróton) são hoje em dia produzidos um antipróton) são hoje em dia produzidos

rotineiramente para pesquisa em grandes aceleradoresrotineiramente para pesquisa em grandes aceleradores

Apesar de soar com um tom de ficção científica, a Apesar de soar com um tom de ficção científica, a Teoria proposta por Dirac foi estendida a todas as Teoria proposta por Dirac foi estendida a todas as

partículas e não proíbe a formação de antiátomos e, partículas e não proíbe a formação de antiátomos e, conseqüentemente, aglomerados deles, dando forma a conseqüentemente, aglomerados deles, dando forma a antiseres, porém as antipartículas são raras, sendo a antiseres, porém as antipartículas são raras, sendo a

combinação entre elas, bem improvável.combinação entre elas, bem improvável.

Aniquilação e produção de Aniquilação e produção de partículaspartículas

Produção: fóton com energia suficiente para Produção: fóton com energia suficiente para produzir as partículas.produzir as partículas.

Aniquilação: partículas e antipartícula se colidem Aniquilação: partículas e antipartícula se colidem produzindo energia (fótons)produzindo energia (fótons)

Em ambos processos deve-se conserva energia e Em ambos processos deve-se conserva energia e momento.momento.

ee

Conseqüências da descoberta Conseqüências da descoberta do pósitron do pósitron

Revisão do conceito de ELEMENTARRevisão do conceito de ELEMENTAR

o conceito de partícula elementar passou por um profundo o conceito de partícula elementar passou por um profundo processo de revisão, culminado no entendimento que estas processo de revisão, culminado no entendimento que estas partículas não são necessariamente imutáveis e partículas não são necessariamente imutáveis e indestrutíveis.indestrutíveis.

Aceitação definitiva das ANTIPARTÍCULASAceitação definitiva das ANTIPARTÍCULAS

Explicação para o EFEITO CASIMIRExplicação para o EFEITO CASIMIR

Possível detecção de BURACOS NEGROSPossível detecção de BURACOS NEGROS

Mudança na idéia do VÁCUOMudança na idéia do VÁCUO