Bubble chamber photographs provide an insightful introduction to the exotic short-lived particles that emerge from all high energy accelerator experiments. When they study proton-proton collisions at the LHC, most of the particles that the physicists will pick up in their modern electronic detectors will be ones first identified in bubble chambers and their precursors, cloud chambers and photographic emulsions. Since they show actual trails of bubbles that are formed as charged particles force their way through an unstable liquid, bubble chamber pictures are perceived by non-particle physicists as real, and therefore a good way to introduce particle physics. The pictures themselves are quite often easy to understand in an intuitive, qualitative way. The pictures, moreover, possess a mysterious, cosmic beauty that is particularly appealing to the non-scientist. Stimulated by the work of participants at the CERN High School Teachers’ Summer School over the last few years, this is a limited mini version of a Website aimed at teachers world-wide. Eventually it is hoped that it will be extended and will appear in many languages. What is particle physics ? How does a bubble chamber work? How does one 'read’ bubble chamber pictures? A step-by-step tutorial. A 'Would you like to see a … ?‘ gallery of pictures with descriptions. showing examples of many of the particles that come out of particle collisions. Some of these are very simple and illustrate ordinary concepts such as momentum conservation and charge conservation in an esoteric setting. A glossary of terms used. Frequently asked questions.

confirmação da existência de uma partícula mais rápida que a luz vai abrir portas à hipótese de se poder "viajar no tempo", defendeu Gaspar Barreira, o investigador português do Conselho da Organização Europeia para a Investigação Nuclear (CERN).
A existência de algo mais rápido que a luz não deveria acontecer de acordo com a teoria de Einstein que tornou famosa a equação “E=mc2”. No entanto, o CERN anunciou na quinta-feira uma experiência que defende que os neutrinos são 60 nanossegundos mais rápidos do que a luz.

“Se esta experiência se confirmar haverá uma enorme revolução na física, que trará graves consequências, porque há uma quantidade de coisas que achávamos que estavam descobertas e afinal não estão”.

Recuar no tempo


Gaspar Barreira
Gaspar Barreira lembra que caso haja a confirmação da descoberta, esta vai “mexer com o princípio da causalidade” e até permitir a hipótese de se poder “andar para trás no tempo e condicionar no futuro uma acção do passado”.

"O mundo é muito mais complexo do que as nossas teorias científicas. Não fazemos a mais pequena ideia do que se passa com 95 por cento do universo", lembrou o também presidente do Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP).

Gaspar Barreira estava na reunião mensal do CERN, em Genebra, quando soube os resultados da investigação, que só viriam a ser publicamente divulgados horas mais tarde. “Há resultados que eu esperava, mas nunca este. Há poucas gerações que podem viver estas experiências”, disse, emocionado, o cientista, que acredita que os próximos anos sejam de grandes descobertas, "tal como aconteceu na viragem do século passado".

O físico explicou a experiência agora revelada: "Foi disparado um feixe de neutrinos do acelerador de partículas situado perto de Genebra para um laboratório subterrâneo em Itália, a 730 quilómetros de distância". Resultado: o neutrino viajou 60 nanossegundos mais rápido que a velocidade da luz.

Para já apenas um resultado experimental

Os investigadores envolvidos neste projeto já pediram à comunidade científica internacional que confirmem ou excluam esta a experiência. “Isto não é uma descoberta, é um resultado experimental que é preciso confirmar”, sublinhou Gaspar Barreira.


Neutrinos mais rápidos do que a luz
O professor José Pedro Mimoso, do Departamento de Física da Universidade de Lisboa, explicou o "pedido" dos investigadores: um nanossegundo é mil milhões de vezes mais pequeno que um segundo e por isso tem de se colocar a hipótese de haver um “erro sistémico” e para isso "basta que haja um detector que não está bem calibrado”.

Os dois portugueses sublinham que estas descobertas não põem em causa nem destroem a teoria de Einsten. Caso se confirme, será uma informação adicional à teoria. "Em ciência não se deita por terra descobertas anteriores", lembrou Gaspar Barreiros.

Três sentimentos

E como é que a comunidade científica está a viver o momento? “Há três sentimentos: a perplexidade e o cepticismo, porque a teoria de Einsten já foi muitas vezes confirmada, mas também a excitação perante algo inesperado”, resumiu José pedro Mimoso.

Por enquanto, a velocidade da luz - 299.792 quilómetros por segundo - continua a ser considerada o limite de velocidade cósmica.

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O que é antimatéria?
Essa não é uma pergunta capciosa. Antimatéria é exatamente o que você pode estar pensando que é - o oposto da matéria normal, da qual é feita a maior parte do nosso universo. Até pouco tempo, a presença da antimatéria no nosso universo era considerada apenas uma teoria. Em 1928, o físico britânico Paul A.M. Dirac revisou a famosa equação de Einstein, E=mc2 e concluiu que Einstein não considerou que o "m" na equação - massa - poderia ter propriedades tanto negativas como positivas. A equação de Dirac (E = + ou - mc2) permitiu considerar a existência de antipartículas no nosso universo. Cientistas, desde então, provaram que existem várias antipartículas.
Essas antipartículas são, literalmente, imagens-espelho da matéria normal. Cada antipartícula possui a mesma massa que a sua partícula correspondente, mas as cargas elétricas são inversas. Aqui vão algumas descobertas sobre antimatéria no século XX:

•pósitrons - elétrons com uma carga positiva ao invés de negativa. Descobertos por Carl Anderson em 1932, os pósitrons foram a primeira evidência de que a antimatéria existe;
•antiprótons - prótons que possuem uma carga negativa ao invés da carga positiva normal; em 1955, pesquisadores de Berkeley Bevatron produziram um antipróton;
•antiátomos - emparelhando pósitrons e antiprótons, cientistas do CERN (em inglês), a Organização Européia para a Pesquisa Nuclear, criaram o primeiro antiátomo; nove átomos de anti-hidrogênio foram criados, cada um durando apenas 40 nanosegundos; já em 1998, pesquisadores do CERN estavam impulsionando a produção de átomos de anti-hidrogênio para 2.000/h.
Quando a antimatéria entra em contato com a matéria normal, essas partículas iguais, mas opostas, colidem para produzir uma explosão emitindo radiação pura, que é emanada a partir do ponto da explosão à velocidade da luz. Ambas as partículas que criaram a explosão são totalmente aniquiladas, deixando para trás outras partículas subatômicas. A explosão que ocorre quando antimatéria e matéria interagem, transforma toda a massa de ambos os objetos em energia. Os cientistas acreditam que esta energia é mais poderosa do que qualquer outra que possa ser gerada por outros métodos de propulsão.
Então, por que ainda não construímos um motor de reação matéria-antimatéria? O problema em desenvolver a propulsão de antimatéria é que há uma falta de antimatéria existente no universo. Se houvesse quantidades iguais de matéria e antimatéria, provavelmente, veríamos essas reações ao nosso redor. Como não existe antimatéria ao nosso redor, nós não vemos a luz que resultaria da sua colisão com a matéria.

É possível que partículas fossem mais numerosas que antipartículas no momento do Big Bang. Como dito acima, a colisão entre partículas e antipartículas destrói ambas. Como pode ter havido mais partículas no início do universo, elas são tudo o que restou. Pode não haver antipartículas naturalmente existentes em nosso universo hoje. Entretanto, cientistas descobriram um possível depósito de antimatéria próximo ao centro da galáxia, em 1977. Se isso realmente existir, significaria que a antimatéria existe naturalmente, eliminando a necessidade de fabricação de nossa própria antimatéria.

Por enquanto, nós teremos que criar a nossa própria antimatéria. Por sorte, existe uma tecnologia disponível para criar antimatéria através da utilização de aceleradores de partículas de alta energia, também chamados de "destroça-átomos". Destroça-átomos, como o CERN, são grandes túneis revestidos com supermagnetos poderosos que os circundam para acelerar os átomos a velocidades próximas à da luz. Quando um átomo é enviado através deste acelerador, ele colide com um alvo, criando partículas. Algumas dessas partículas são antipartículas que são separadas pelo campo magnético. Esses aceleradores de partículas de alta energia produzem apenas um ou dois picogramas de antiprótons por ano. Um picograma é um trilionésimo de um grama. Todos os antiprótons produzidos no CERN em um ano seriam suficientes para acender uma lâmpada elétrica de 100 Watts por 3s. Seriam necessárias toneladas de antiprótons para viajar a destinos interestelares.

Força Fraca

Em 1896, Henry Becquerel obteve os primeiros indícios da força nuclear fraca na descoberta da radioatividade. Nos anos 30 houve um grande impulso no entendimento desta força: naquele tipo particular de radioatividade descoberto por Becquerel um nêutron dentro do núcleo atômico se transforma em um próton , criando, ao mesmo tempo, um elétron e uma outra partícula conhecida como antineutrino, ambas lançadas para fora do núcleo. Esse evento, conhecido como decaimento beta não podia ser consequencia de outros tipos de forças. A força nuclear forte mantém os prótons e nêutrons juntos no núcleo e a eletromagnética tenta separar os prótons. A força gravitacional não faz nada do gênero.

Inicialmente houve grande confusão em relação a essa força. Os físicos não gostavam da teoria: ela funcionava bem para o decaimento beta , mas quando era aplicada a processos mais exóticos fornecia resultados sem sentido.

Em 1967, o paquistanês radicado na Inglaterra Abdus Salam e o americano Steven Weinberg propuseram teorias que unificavam estas interações com a força eletromagnética , exatamente como Maxwell unificara eletricidade e magnetismo cerca de cem anos antes.

Ambos sugeriram que, alem dos fótons, existiam outras partículas, tipo fótons, que eram previstas teoricamente: partículas W eletricamente carregadas, positivamente e negativamente, cuja troca induz a força fraca da radioatividade beta e partículas Z, neutras. o W significa fraco, em inglês weak. A partícula irmã, foi batizada de Z por Weinberg porque tinha carga zero e por ser Z a última letra do alfabeto. (Weinberg esperava que esta fosse a última partícula da família).

Na teoria de Weinberg e Salam, o fóton, cuja emissão e absorção produz a força eletromagnética, e as partículas W e Z , sob energias maiores do que 100 GeV, atuariam da mesma maneira. Sob energias mais baixas, esta simetria entre as partículas W positivo, W negativo e Z nulo seria quebrada e todas elas ganhariam massas volumosas tornando o alcance das forças que carregam muito pequeno. Naquela época poucas pessoas acreditavam na teoria e, alem disso, não existia acelerador de partículas potente o suficiente para atingir 100 GeV.

Em 1978, um novo experimento em Stanford mediu a força fraca entre elétrons e núcleos atômicos confirmando o que a teoria tinha previsto e em 1979 Weinberg e Salam foram indicados para o Prêmio Nobel de Física. Em 1983 um grupo de várias centenas de físicos, sob a batuta de Carlos Rubbia, descobriu a partícula W, e em 1984, a partícula Z cujas existências e propriedades já haviam sido previstas na teoria original. Rubbia recebeu o Prêmio Nobel em 1984.



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Le Cern

A Partícula de Deus - Bosão -

Hiperfísica

Aqui o autor - Dieter Dellinger - leva a Física aos seus Limites, ao ponto em que já não sabemos se é Física, Hiperfísica ou quase Metafísica Sem Religião
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Quinta-feira, 10 de Maio de 2007
Capítulo IV - Os Bosões – Partículas de Mediação de Forças




A descoberta das partículas de mediação, nomeadamente dos bosões intermediários W+, W‾ e Zº em 1983 foi, sem dúvida, um acontecimento impar na história da Física, já que os mesmos tinham sido previstos pela Teoria Electrofraca elaborada pelos físicos Weinberg, Glashow e Salam, entre outros, para unificar numa única explicação duas das quatro forças fundamentais da matéria nos seus limites.
Os bosões W e Z são pois os mediadores da Força Nuclear Fraca ou Interacção Fraca responsável pela radioactividade, tal como o Fotão é o mediador da Força Electromagnética que liga os electrões ao núcleo e os átomos nas moléculas e que, além disso, é responsável por todo o espectro electromagnético, desde os raios gama às ondas hertzianas de rádio, passando pela luz, raios X, radiação ultra-violeta, e infra-vermelha.
As massas destas partículas são extremamente maiores que as das restantes partículas, sendo da seguinte ordem de valores:
W+ = 140.000 x 10‾34 g com carga zero e 10‾25 segundos de vida.
W‾ = tem a mesma massa inerte e a mesma carga e instabilidade.
Zº = 162.000 x 10‾28 g. e igual carga e instabilidade.
A questão que qualquer um coloca é como é que estas partículas com uma massa inerte relativamente elevada quando comparada com a massa quase zero do fotão podem ser unidas na mesma teoria electrofraca e produzir tanto a radioactividade como o espectro electromagnético?
A explicação é dada pela sua instabilidade ou curta vida. Decaem rapidamente para dar outras partículas.
Os bosões são 14 ao todo – até ver. Os 8 gluões, o fotão, os três W, os eventuais gravitão e o bosão de Higgs ainda por descobrir.
Se do gravitão não se encontrou o mais pequeno sinal, outro tanto não pode dizer-se do, há tanto tempo anunciado e esperado, Bosão de Higgs.
Efectivamente, esperou-se vinte anos para o evidenciar num acelerador e quando vieram os primeiros sinais, o acelerador do LEP do CERN teve de fechar para permitir a construção do super-gigante de 27 quilómetros. Foi entre Abril e Maio de 2000 que se acelerou com a máxima energia e perícia electrões contra anti-electrões (positrões) e das muitas milhares de colisões detectaram-se uma dúzia de novas partículas que os físicos do CERN admitem serem os tão esperados bosões de Higgs. Depois de encerrado o LEP – Laboratório Europeu de Física das Partículas, as experiências continuaram no acelerador norte-americano Tevatron do Fermilab de Chicago.
Os físicos e engenheiros do LEP tentaram acelerar a sua máquina a um máximo, aparentemente para lá das suas possibilidades. O acelerador estava previsto para produzir colisões até 192 GeV, mas pouco antes de fechar os técnicos conseguir aumentar a energia conferida às partículas até aos 209 GeV (109 eV). Aparentemente viram os Bosões de Higgs, mas não em quantidade suficiente para terem a absoluta certeza de que se tratava da partícula tão procurada.
A glória ainda não muito certa coube ao acelerador de 1.000 GeV Tevatron de Chicago que utiliza protões e anti-protões. Mas, estas partículas, compostas de quarks e anti-quarks, quando desconstruídas a altas energias produzem centenas de partículas efémeras, o que torna difícil identificar o bosão de Higgs.
A esperança está agora no novo LCH, grande acelerador de colisões, do CERN que produz colisões entre protões e anti-protões com energias que vão até aos 14.000 GeV. Espera-se então não só identificar o bosão de Higgs como muitas outras partículas supersimétricas que desvendem todos os segredos da matéria.
Em termos teóricos, o bosão de Higgs não é bem uma partícula independente, mas apenas a manifestação da excitação do campo de Higgs que, de acordo com o mecanismo teórico inventado pelo britânico Peter Higgs em 1964, será a barreira fantasma que nos impede de compreender a verdadeira natureza da matéria. Será um campo de massa no qual todo o Universo está mergulhado e quando recebe energia uma parte do campo transforma-se em partículas mediadoras de massa, nomeadamente materializa-se no bosão de Higgs. Por isso, tanto se espera encontrar o referido bosão no choque entre electrões e positrões como entre protões e anti-protões, pois estas ditas partículas são nos aceleradores simples portadores de uma energia altíssima e obrigam o campo de Higgs, presente em toda a parte, a manifestar-se.
Acrescente-se que o bosão de Higgs ao decompor-se rapidamente fornece a massa necessária e suficiente para justificar a existência de matéria por via de uma multitude de partículas simétricas dos quarqs e leptões, agrupados sob o nome de fermiões, e das partículas mediadoras de forças, os bosões.
Cada bosão terá um “sócio” na família dos fermiões denominado gluino, sócio do gluão, fotino do fotão e reciprocamente cada fermião tem um parceiro na família dos bosões denominado squarq ou sleptão.
Segundo a Teoria Supersimétrica, podem existir vários bosões de Higgs dos quais o mais ligeiro terá uma massa de 100 GeV.
Um dos bosões pode ser o gravitão, a partícula desconhecida que seria a mediadora da força da gravidade que não é descrita no Modelo Padrão, mas que poderia dar origem a um novo Modelo Padrão Relativista que uniria todas as forças da matéria num único Modelo conceptual.
É tudo extremamente complicado e, por isso, o ministro britânico da c1iência ofereceu um prémio avultado ao físico que lhe explicasse de uma maneira fácil o que é um Bosão de Higgs numa única folha de papel.
O vencedor foi o cientista David Miller que apresentou a sua explicação sob a forma de cinco desenhos. No primeiro há uma sala cheia de espectadores que corresponde ao espaço vazio ocupado pelo campo de Higgs. A dada altura entra a senhora Tatcher e à sua passagem forma-se um aglomerado de admiradores que a cumprimentam e criam uma resistência, tal como uma partícula que adquire massa ao deslocar-se no campo de Higgs. Mas também pode suceder que, em vez da personalidade, é apenas um rumor imaterial que passa de boca em boca pela sala e que cria zonas de excitação semelhantes às da passagem da personalidade com o conjunto de pessoas sentadas que se agitam e voltam-se para ouvir e transmitir o rumor a outro grupo que vai passando até toda a sala estar inteirada do mesmo.
Há pois dois tipos de eventos físicos susceptíveis de adquirirem massa e tornarem-se matéria e, naturalmente, anti-matéria.
Só que não tem havido uma explicação plausível para a quase inexistência de anti-matéria quando os modelos da origem do Universo admitem que se tenha formado inicialmente tanta matéria como anti-matéria.
A experiência recente feita no acelerador linear Slac de Stanford nos EUA revelou a razão porque quase não existe anti-matéria no estado natural e que residiria na taxa de desintegração dos instáveis mesões (ou piões) B e anti-B que não seria a mesma em ambos. Aí os anti-B desaparecem menos que os B. Porquê? Não se sabe ainda, nem qual o efeito real na matéria, nomeadamente na ligação entre protões e neutrões que é da responsabilidade dos piões.




As quatro forças fundamentais da natureza física. A forte, a electromagnética, a gravitacional e a fraca.

tags: física

Teoria de Bell

Quando separamos duas partículas depois de terem estado em contacto,embora coloquemos cada uma delas em extremos opostos do Universo, qualquer alteração introduzida numa provoca instantâneamente uma alteração correspondente no seu par.

Preparação de Soluções

Reacções dos Metais

Tabela Periódica

Astronomia

Solubilidade de Sais (Simulação)

Aqui vai uma simulação útil para quem gosta de experimentar.

Máquinas Simples ( A.P.L.)

TRABALHO E MÁQUINAS SIMPLES

Objectivo

O objectivo das máquinas simples como roldanas móveis, alavancas, prensas hidráulicas, ou até, planos inclinados é diminuir o valor da força necessária para realizar determinada tarefa. Nesta actividade mostra-se que isso não implica uma diminuição da energia necessária.

Material

• Um conjunto de roldanas móveis e fixas
• Um dinamómetro
• Suportes
• Massas marcadas
• Uma régua ou fita métrica

Roldana Móvel

Nesta actividades serão realizadas em sucessão montagens como a da figura , com o mesmo corpo suspenso em cada caso. Os dinamómetros têm duas caracteristicas importantes para esta experiência:

• O peso máximo que suportam. Este valor não deve ser excedido.


• A sua resolução. Podemos tomá-lo como o menor valor da respectiva escala. Devemos usar pesos com valores muito superiores á menor divisão da escala. De outro modo, teremos erros muito grandes.

Procedimento

1. Medir o peso do corpo suspenso num dinamómetro. Registar o valor em Newton.


2. Substituir o corpo pela roldana móvel qua vai ser usada em a), b) e c) e medir o respectivo peso.

Alavancas

Os mesmos princípios podem ser usados para compreender o funcionamento se uma alavanca. Dois corpos onde se aplicam as forças F1 e F2 estão equilibrados a distâncias diferentes do fulcro D1 e D2 respectivamente. Qual é a relação entre as massas e essas distâncias?
D2=3D1 e F1=2F2

Applets de Física

Aqui vão uns applets úteis para o ensino/aprendizagem da Física.
Podem dar uma vista de olhos aqui.
Aproveitem!

Leis de Newton

Trabalho e Energia

TRABALHO E ENERGIA

Transferências de energia.

Como medir energia? Acreditamos que um litro de gasolina tem uma certa energia. Dois litros terão, seguramente, o dobro. Mas como comparar a energia da gasolina com a de uma pilha? Ou com a da água, que desce uma montanha e faz mover uma turbina? Ou com a do vento, que acciona um moinho?Em muitas situações em que acreditamos haver transferência de energia conseguimos identificar dois factores, força e movimento: A água empurra e faz rodar as pás de uma turbina; uma grua exerce um força sobre uma carga e eleva-a a uma dada altura; um jogador de andebol estica o braço, exercendo uma força sobre a bola e imprimindo-lhe uma certa velocidade; os elásticos de bungee jumping travam a queda de um corajoso saltador, primeiro distendendo-se e depois contraindo-se, reenviando-o para novo voo. Mas há outros tipos de transferência de energia em que parece não haver movimento:o aquecimento de água com uma chama, ou com outro corpo mais quente, como uma resistência eléctrica; o arrefecimento da sopa quente, quando exposta ao ar.

Trabalho e energia

O aquecimento do asfalto das ruas, quando exposto ao sol. Qualquer um de nós é capaz de imaginar muitas outras situações. Neste capítulo vamos discutir situações do primeiro tipo.

Noção de Sistema

Se falamos em transferência é porque: estamos a considerar pelos menos dois corpos e faz sentido falar da energia de cada um; está implícita a ideia de conservação; algo se transfere se passa de um sítio para outro. Se a energia de um corpo aumenta, a energia de outro diminui. Para discutir transferências de energia, temos, então, que identificar os sistemas entre os quais essa transferência ocorre. Os físicos usam frequentemente esta palavra mas raramente se preocupam em precisar o seu significado. Na verdade, é muito mais útil saber analisar casos particulares do que ter uma definição geral de sistema. Digamos apenas que, ao analisar processos físicos, podemos, em geral, ignorar a maior parte do Universo (graças a Deus). Na parte que nos interessa é possível identificar corpos, regiões, conjuntos de partículas, numa palavra, sistemas para os quais é possíveldefinir uma energia; as influências mútuas entre esses sistemas, as interacções, originam a transferência de energia entre eles. No caso do salto com elásticos, bungee jumping, por exemplo, o saltador no campo gravítico da Terra constitui um sistema. Este sistema interage com outro, os elásticos, que o impede de se estatelar. Há transferências de energia entre estes dois sistemas. Mas não são definições gerais que nos fazem compreender estas noções de sistema e interacção; é a prática. Estes conceitos ficarão mais claros à medida que formos analisando situações concretas.

Os Infinitos

Disse Albert Einstein que "Somente duas coisas são infinitas, o universo e a estupidez humana, e da primeira não tenho a certeza", por isso vamos aqui tentar descobrir a primeira e rejeitar a segunda.
Vamos lá tentar!