Partículas e NúcleosCurso: Física Nuclear e de Partículas

Conteúdo:Conteúdo:1. Introdução. 2. Propriedades Globais do Núcleo.3. Estabilidade Nuclear.4. Espalhamento.5. Formas Geométricas do Núcleo.6. Espalhamento Elástico Elétron-Núcleon.7. Espalhamento Profundamente Inelástico.8. Quarks, Glúons e a Interação Forte.9. Produção de Partículas no Espalhamento e+e-.10. Fenomenologia da Interação Fraca.11. Modelo Padrão.12. Aplicações.

Particles and NucleiPovh,Rith,Scholz,ZetscheSpringer Verlag,1995

IntroduçãoIntrodução

Constituintes Fundamentais da Matéria.Interações Fundamentais.Simetrias e Leis de Conservação.Experimentos.Unidades.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.A Física de Partículas, a Física Nuclear e a A Física de Partículas, a Física Nuclear e a CosmologiaCosmologia::

••A Física Nuclear e a de PartículasA Física Nuclear e a de Partículas têm têm contribuído de maneira decisiva para a contribuído de maneira decisiva para a compreensão do mundo que nos cerca.compreensão do mundo que nos cerca.

••As concepções modernas sobre a origem do As concepções modernas sobre a origem do Universo e sua evolução estão fundamentalmente Universo e sua evolução estão fundamentalmente correlacionadas com a nossa compreensão sobre correlacionadas com a nossa compreensão sobre aspectos estruturais e dinâmicos da aspectos estruturais e dinâmicos da Física Física Nuclear e da Física de Partículas. Nuclear e da Física de Partículas.

••A Ciência e seus Primórdios.A Ciência e seus Primórdios.

•• - 1550 DC: Primórdios - A Física dos nossos Ancestrais: contribuições importantes dos Gregos.

•• O pensador gregoO pensador grego EmpédoclesEmpédocles foi o primeiro a classificar os elementos como fogo, ar, terra e água, similarmente à classificação de Aristóteles.

•• Os chineses na AntigüidadeOs chineses na Antigüidade acreditavam que os cinco componentes básicos do universo físico eram terra, madeira, metal, fogo e água. E, na Índia, o Samkhya-karikas de Ishvarakrsna (terceiro século D.C.) afirmava que os cinco elementos básicos eram o espaço, ar, fogo, água e terra.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

•A Ciência e seus Primórdios.

•• A “Ciência Grega:A “Ciência Grega: Demócritos e Leucipo. Modelo atômico da matéria. O vácuo como o nada absoluto. O átomo inquebrantável e indestrutível.

Em grego a palavra átomo ("atomon")significa "que não pode ser dividido". Mas as entidades que nós chamamos de átomos são as partículas fundamentais!

Átomos da natureza: Átomos da natureza: quarks e léptonsquarks e léptonsPor definição há cor,

Por definição há doce, Por definição há amargo,Mas na realidade há átomos e espaço.

-Demócrito (c. 400 AC)

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

•A Ciência e seus Primórdios.

•• O Princípio atômico e sua influência na ciência moderna:O Princípio atômico e sua influência na ciência moderna: o exemplo de Richard Feynman.

•• O materialismo e o princípio atômico:O materialismo e o princípio atômico: o conceito de unidades fundamentais, as partículas elementares, os átomos modernos. Princípio materialista concebe a “existência” de elementos fundamentais e universais que compõem toda a matéria do Universo. Combinações diferentes destes elementos fundamentais realizam tudo que conhecemos, dos elementos orgânicos e vivos aos não-orgânicos.

•• A concepção grega do vácuoA concepção grega do vácuo ou “nada”ou “nada” que se antepõe ao “algo”.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

•A Ciência e seus Primórdios.

•• 1550 1550 -- 1900 :1900 : A Revolução Científica e a Mecânica Clássica.

•• Apogeu no fim do século 19:Apogeu no fim do século 19: mecânica Newtoniana. Descrição compreensiva do mundo físico. Integração com diferentes áreas dafísica: termodinâmica, mecânica estatística; eletricidade e magnetismo, e ótica.

•• Conceito de Tempo absolutoConceito de Tempo absoluto. Leis físicas absolutamente determinísticas.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

•A Ciência e seus Primórdios.

•• 1550 1550 –– 1900 e pós 1900 :1900 e pós 1900 : A Revolução Científica e a Mecânica Clássica.

•• Influência da Física nos mais diversos campos de atuação humana:Influência da Física nos mais diversos campos de atuação humana:Grandes descobertas e invenções: ciência básica

intrinsicamente correlacionada com as tecnologiasemergentes e com os meios de produção.

Descobertas que influenciaramDescobertas que influenciaram as comunicações, os meios de transporte, os meios de produção e até mesmo, modernamente, a configuração do sistema

capital-trabalho.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

•A Ciência do Século Passado.

•• 1900 1900 -- 1964 1964 : : Física Quântica e Relatividade: Física Quântica e Relatividade: • Na mudança do século 19 para o século 20: visão clássica da realidade sofreu

contestações e revisões profundas:

• Conceitos de tempo e vácuo modificamConceitos de tempo e vácuo modificam--se. Tempo é grandeza não absoluta. se. Tempo é grandeza não absoluta. Vácuo não é o nada absoluto. Espaço e tempo: grandezas Vácuo não é o nada absoluto. Espaço e tempo: grandezas intrinsicamente intrinsicamente

correlacionadas.correlacionadas.•• Matéria, em nível microscópico, é quantizada.Matéria, em nível microscópico, é quantizada.

•• Eventos físicos não são absolutamente Eventos físicos não são absolutamente determinísticosdeterminísticos: concepções probabilísticas determinam a “possibilidade” de um determinado evento

ocorrer.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

•A Ciência do Século Passado.

•• 1900 1900 -- 1964 : 1964 : Física Quântica e Relatividade: Física Quântica e Relatividade:

• Os princípios fundamentais da Relatividade e Mecânica QuânticaRelatividade e Mecânica Quânticaimpulsionaram uma descrição revolucionária da realidade. Espaço-tempo relativisado.

• Suas conseqüências aparecem no altíssimo e complexo grau de entendimento científico do mundo que nos cerca.

• Sua influência se estende aos mais diferentes aspectos da intelectualidade: a tecnologia; a cultura; a filosofia e até mesmo a a tecnologia; a cultura; a filosofia e até mesmo a política. política.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

Modelo atômico grego: concepção chave na evolução da ciência até o século passado. Concepção materialista sofre contestações de natureza física e filosófica: quarks livres jamais foram observados!

Concepção zen: partículas elementares inexistem! Materialismo dialético!

Concepções materialistas grego-ocidentais versus concepções filosóficas orientais?

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.•• 1964 1964 -- Presente:Presente: Modelo Padrão - resultado de imensos

esforços experimentais e teóricos desenvolvido nos últimos 50 anos.

O Modelo Padrão é uma teoria que engloba as partículas e as forças fundamentais. Buscamos, através deste modelo, explicações envolvendo do que o mundo é feito e o que o mantém unido. Contudo, ainda existem muitas questões a serem respondidas.Do que o Mundo Do que o Mundo éé Feito? Feito? Por que tantas coisas neste mundo compartilham as mesmas Por que tantas coisas neste mundo compartilham as mesmas caractercaracteríísticas?sticas? As pessoas concluAs pessoas concluííram que a matram que a matééria que compria que compõõe o mundo e o mundo éé na verdade um na verdade um conglomerado de alguns blocos fundamentais de construconglomerado de alguns blocos fundamentais de construçãção da natureza.o da natureza. A palavra A palavra "fundamental" "fundamental" éé a chave aqui. Entendemos por blocos fundamentais de construa chave aqui. Entendemos por blocos fundamentais de construçãção objetos que o objetos que ssãão simples e sem estrutura o simples e sem estrutura ---- nnãão so sãão constituo constituíídos por nada menor.dos por nada menor. Mesmo na AntigMesmo na Antigüüidade, idade, as pessoas procuravam organizar o mundo ao seu redor em elementas pessoas procuravam organizar o mundo ao seu redor em elementos fundamentais, como os fundamentais, como terra, ar, fogo e terra, ar, fogo e áágua.gua.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

Os cientistas logo perceberam que poderiam classificar os átomos em grupos que compartilham propriedades químicas similares (como na Tabela PeriTabela Perióódica dos Elementosdica dos Elementos). Isso indicava que os átomos eram compostos de simples blocos de construblocos de construçãçãoo, e que esses blocos em diferentes combinações é que determinavam quais átomos teriam quais propriedades químicas

Além disso, experimentos que "olharam" o interior de um átomo usando sondas de partículas indicaram que os átomos tinham estrutura e que não eram somente bolas permeáveis. Esses experimentos ajudaram os cientistas a determinar que os áátomos ttomos têêm um m um minminúúsculo nsculo núúcleo denso, positivo e uma nuvem cleo denso, positivo e uma nuvem de elde eléétrons negativostrons negativos (e-).

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

•• 1964 1964 -- Presente:Presente: Modelo PadrãoModelo Padrão. . 1.1. Quais são os Quais são os constituintes fundamentais da matériaconstituintes fundamentais da matéria? ? 2.2. Como são Como são categorizadoscategorizados? ? 3.3. Como Como interageminteragem uns com os outros? uns com os outros? 4.4. Qual deve ser a formatação de uma Qual deve ser a formatação de uma teoria físico/matemática das teoria físico/matemática das

partículas elementarespartículas elementares? ? 5.5. Desde a descoberta do elétron, e mais particularmente Desde a descoberta do elétron, e mais particularmente nos últimos 50 nos últimos 50

anosanos, tem havido um imenso esforço, experimental e teórico, na busca, tem havido um imenso esforço, experimental e teórico, na buscade respostas a estas questões. de respostas a estas questões.

6.6. Modelo Padrão:Modelo Padrão: resultado deste esforço. toda a matéria no Universo é resultado deste esforço. toda a matéria no Universo é constituída de férmions elementares interagindo através de campoconstituída de férmions elementares interagindo através de campos s elementares (elementares (mésons e glúons, os bárions e os quarks e fótons, os mésons e glúons, os bárions e os quarks e fótons, os léptonsléptons (+ portadores das interações fraca e gravitacional)(+ portadores das interações fraca e gravitacional)), dos quais os ), dos quais os férmions são as suas fontes. férmions são as suas fontes.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

TheThe Standard Standard ModelModel: É uma união de teorias específicas que buscam estruturar uma teoria geral compreensiva com o propósito de descrever as centenas de partículas e as interações complexas entre elas a partir de algumas entidades fundamentais:

•6 quarks. •6 leptons. •Partículas portadoras das forças.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

1.1.Testado em muitos colisionadores:Testado em muitos colisionadores: ex. ex. Large Large HadronHadron Collider do CERN.Collider do CERN.

2.2.Campos dos bósons: tratados como campos Campos dos bósons: tratados como campos clássicos. Campos dos Férmions: campos anticlássicos. Campos dos Férmions: campos anti--comutantescomutantes..

3.3.Contacto com a experimentação: Contacto com a experimentação: teoria é teoria é quantizada. quantizada.

4.4.RenormalizaçãoRenormalização:: muitos dos cálculos e muitos dos cálculos e conseqüências da teoria são examinados na conseqüências da teoria são examinados na teoria quântica em diferentes ordens de teoria quântica em diferentes ordens de perturbação; quando são considerados perturbação; quando são considerados processos em ordens mais baixas da teoria de processos em ordens mais baixas da teoria de perturbação, não é necessário considerar perturbação, não é necessário considerar renormalizaçãorenormalização..

•• Con

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••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

. .

Questões em Questões em aberto:••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria. aberto:

•Como a gravidade se encaixa em tudo isso?•Por que existem exatamente três gerações de quarks e léptons? •O que é toda esta matéria extra (matéria estranha, matéria escura...) no universo que não podemos explicar usando métodos normais?•Por que o Modelo Padrão não pode prever a massa de uma partícula?

O Modelo Padrão responde a muitas das perguntas sobre a estrutura e a estabilidade da matéria com seus seis tipos de quarks, seis tipos de léptons, e quatro forças. Mas o Modelo Padrão não está completo; ainda existem muitas perguntas sem resposta.

•Por que vemos mais matéria do que antimatéria se deveríamos ter simetria (igualdade) entre as duas no Universo?•Os quarks e léptons são realmente fundamentais, ou são constituídos de partículas mais fundamentais?

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

•• 1964 1964 -- Presente:Presente: Modelo PadrãoModelo Padrão. . 1.1. Consistente com a relatividade especial, combinado com a teoria Consistente com a relatividade especial, combinado com a teoria

quântica de campos, teorias de Dirac, quântica de campos, teorias de Dirac, FeynmanFeynman,, SchwingerSchwinger,,TomonagaTomonaga, Dyson, Dyson e outros.e outros.

2.2. É um modelo que combina diferentes modelos e teorias específicasÉ um modelo que combina diferentes modelos e teorias específicasde campos interagentes.de campos interagentes.

3.3. Consistente com princípios de simetria, leis de conservação e aConsistente com princípios de simetria, leis de conservação e as s diferentes fenomenologias.diferentes fenomenologias.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Escalas da Hierarquia da Estrutura da Matéria.Escalas da Hierarquia da Estrutura da Matéria.

eV

Átomo

3,0

Núcleo

Átomo de Sódio10-10m

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Escalas da Hierarquia da Estrutura da Matéria.Escalas da Hierarquia da Estrutura da Matéria.

NúcleoMeV

3,0

Núcleons

Núcleo de Chumbo10-14m

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Escalas da Hierarquia da Estrutura da Matéria.Escalas da Hierarquia da Estrutura da Matéria.

PrótonGeV

0,3

Quarks

Próton10-15m

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

Dysprosium, Seaborgium, Rutherfordium ••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

HISTORIA DO UNIVERSO

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

HISTORIA DO UNIVERSO

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

PartículasPartículas descobertasdescobertas desdedesde 1898:1898:

••Constituintes Fundamentais da Matéria.Constituintes Fundamentais da Matéria.

••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.As Quatro Interações

O que Mantém o Mundo Unido?

O universo que conhecemos existe porque as partículas fundamentais interagem. Essas interações incluem forças atrativas e repulsivas, decaimento e aniquilação.

Existem quatro interaExistem quatro interaçõções fundamentais entre as partes fundamentais entre as partíículas, e todas as forculas, e todas as forçças no as no mundo podem ser atribumundo podem ser atribuíídas a essas quatro interadas a essas quatro interaçõções! es! Qualquer força que se possa pensar -- atrito, magnetismo, gravidade, decaimentonuclear, e assim por diante-- é causada por uma dessas quatro interações fundamentais.

As Forças da Natureza.Interação Eletromagnética

γ

e-

e-

e-

e-

Interação Forte

u d_

d_

uGVERMELHO - VERDE

π+

••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.

Próton

Nêutron

u d u

u d d

ν_

e-

W-

Interação Fraca

n p + e- + ν_

As Forças da Natureza.

••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.

Próton

Nêutron

u d u

u d d

ν_

e-

W-

Interação Fraca

n p + e- + ν_

As Forças da Natureza.

••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.

Fundamental ResidualEletrofraca

Atua em

MassaEnergia Sabor

CargaElétrica

Cargade Cor

CargaForteSensível à

Todas asPartículas

Quarks eLéptons

PartículasCarregadas

Quarks eGlúons

Hádrons

Mediadores g W-,W+,Z0 γ Glúons Mésons

Intensidade

10-18mqq

3x10-17m

pp

10-41

10-41

10-36 10-7

10-4

0,8

1

1

1 25

60

Não aplicável a quarks

Não aplicável a Hádrons

Não aplicável a quarks

20••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.

Força eletromagnética: simetria U(1)

e-

γ

•Conservação de carga elétrica emassa nula do fóton relacionadasao grupo U(1).

•O 1 refere-se ao fato de que só háum único tipo de fóton.

•O fóton não pode transformar umapartícula de um tipo em outra deoutro tipo.

e-

As Forças da Natureza.••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.

As Forças da Natureza.

Eletromagnetismo: QED :: Modelo para outras teorias.

Conceito de força: intimamente conectado ao conceito de carga.

Carga elétrica: propriedade atribuída a uma partícula que “responde” a uma força eletromagnética.

Intensidade de carga elétrica: quantidade da carga determina o grau de resposta.

Lei de Coulomb: força (interação) entre duas cargas elétricas puntuais q e Q, separadas por uma distância r:

FC ~ q Q / r2

••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.

Eletromagnetismo: quão intensa é a interação eletromagnética?Medida absoluta desta intensidade: constante de acoplamento α da QED :: com uma medida absoluta é possível realizar comparações de intensidades de forças de natureza distintas.

FC = (1/4πε0) q Q / r2 = (1/4πε0) ze Ze / r2

α ≡ FC r2 / hc = [(1/4πε0) zZe2 / r2][ r2 / hc ]

hc: quantidades fundamentais na estrutura do mundo quantum-mecânico = 197,32 MeV fm

e2/4πε0 = 1,44 MeV fm Z = z = 1

α = 1.44 / 197,32 = 7.29779 X 10-3

α = 1/137,027

As Forças da Natureza. ••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.

QED: interação entre partículas carregadas mediada pela troca de fótons, quanta da interação eletromagnética.

Fóton: partícula sem carga nem massa, que viaja no v ácuo com a velocidade da luz.

Ação à distância: noção problemática (instantaneidade de propagação de sinal; velocidade de propagação com velocidade infinita, não causal, entre outras)substituída por uma noção em que a interação é confinada a dois eventos puntuais: emissão e absorção do fóton. Violação da lei de conservação de energia E e momentum p: duas partículas carregadas estacionárias trocam fótons (balança de torção) , fótons estes que carregam E e p.

Entretanto: para partículas estacionárias, valores de E e p não mudam. Como explicar que E e p de partículas estacionárias não mudam e que, no entanto, os fótons trocados carregam energia e momentum?

••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.

Fóton: partícula virtual.

Princípio de Incerteza de Werner Heisenberg: “permite” a violação da lei de conservação de E e p, desde que violação seja retificada segundo a condição: ∇ E ∇ t ~ h .

Partículas estacionárias mantém os valores de E e p originais:princípio de incerteza determina a magnitude da violação.

Partículas Virtuais: vácuo não é meramente espaço vazio :: partículas virtuais podem ser

“criadas” e “aniquiladas” “espontaneamente”.

••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.

c

c

c

cc

cc

Polarização do Vácuo: e- real “embebido” em uma nuvemde fótons virtuais; estes podem por sua vez decair em pares virtuais e- e+ .

Fótons têm pouco efeito.

e- e+ : partículas virtuais são polarizadas :: cargas virtuais negativas repelidas pela carga negativa real e cargas virtuais positivas atraídas pela carga negativa real. Carga do elétron real “blindada”, na região de curto alcance, por cargas virtuais positivas.

Carga nua do elétron é muitomaior do que a carga medida

do elétron infinito

α

Alcance a

α = 1/137a = 10-8 cm

••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.

•QCD: Quantum chromodynamics. Teoria moderna da interação forte.

•Raízes: na física nuclear e no estudo da estrutura de prótons e nêutrons e suas interações. •Presentemente: QCD é utilizada para descrever experimentos a altas energias. •No passado: esta atividade era denominada de “teste da QCD”.

Foco: “entender a QCD” e não “testar a QCD”!

••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.

•Sucesso da QCD: hoje falamos de "calculating QCD backgrounds”.

•Exemplo: a descoberta dos bósons W e Z, mediadores da interação forte, ou do quark “top”, enfrentaria mais dificuldades e incertezas sem um entendimento preciso, confiável e consistenteda QCD.

•Futuro: busca da partícula de Higgs, manifestações de supersimetria entre outras.

••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.

•Linguagem pictórica de Feynmann: QCD representa uma visão expandida da QED.

•Na QED: apenas um tipo de carga.

•Na QCD: três tipos de carga – “cores”: vermelho, verde e azul.

•Cores: propriedades análogas à carga elétrica. Além de fração dacarga elétrica, quarks carregam carga de cor.

Cor: Conservada em todos os processos físicos.Glúons: mediadores da interação de cor (photon-like massless particles).

Cor e cargade cor

••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.

Glúons: quanta da interação forte, têm massas nulas como os fótons:: alcance da interação: infinito. Possuem a propriedade de confinamento.Férmions elementares: léptons e quarks. Partículas de spin 1/2 descritas, quando isoladas, pela equação de Dirac. Léptons não sofrem interação forte. Quarks interagematravés de todas as forças da natureza.

••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.

•Comportamento da constante de acoplamento da interação forte (running coupling "constant“) αs,

predita pela QCD: αs decresce com o crescimento da energia e momentum. Isto é denominado de

liberdade assintótica (asymptotic freedom).

•A curva em vermelho mostra a dependência em Q predita para αs (magnitude do quadri-momentum

transferido nos vértices das partículas fortemente interagentes).

•Input empírico: intensidade do acoplamento entre um par de quarks e um glúon virtual, para valores da massa do bóson Z0; o espaçamento laranja reflete a incerteza nestes valores.

•A teoria tem concordância excelente com uma grande variedade de experimentos.

••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.

Os quanta da interação fraca, são os bósons eletricamente carregados W+ e W- e o bóson neutro Z, descoberto no CERN em 1983. Como eles carregam massa, a interação fraca é de curtoalcance.

Pelo Princípio da Incerteza, uma partícula virtual de massa M podeexistir por um tempo

E t ~ h ≈ Mc2 t ~ h :::> t ~ h/ Mc2.

Este é o tempo que a partícula pode viajar uma distância da ordemt ≈ d/c ≈ h/ Mc2

d ~ hc/ Mc2.

MW : 80 GeV / c2 ; MZ : 90 GeV / c2; alcance da interação fraca: 10-3 fm.

••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.

••Interações Fundamentais.Interações Fundamentais.

FIMDa 1a. Parte da Introdução Do Capítulo 1