Do núcleo às particulas elementares

Do núcleo às particulas elementares História da Física 2003/2004

Objectivos gerais Compreender evolução histórica da teoria atomista; Compreender como se chegou ao modelo hoje aceite para a explicação da constituição da matéria Conhecer e compreender as partículas elementares da matéria.

Cronologia… Tempo • 400 a.C. A primeira teoria atómica avançada Leucipe e Demócrito; • 1662 A lei estabelecida por Robert Boyle que fornece o comportamentos dos gases; • A teoria atómica apresentada por Dalton; • Joseph Thomson descobre o electrão; • 1900 Teoria quântica proposta por Max Planck; • Rutherford descobre o núcleo do átomo; • A teoria átomica apresentada por Niels Bohr; • Wolfgang Pauli descobre o neutrino;

Tempo • 1932 James Chadwick descobre o Neutrão; • Carl Anderson descobre o positrão; • 1935 Hideki Yukama propõe o mesão e a força de interacção forte; • Lawrense desenvolve o ciclotrão; • 1956 Fred Reines detecta o Neutrão experimentalmente; • Gell – Mann propõe o Quark; • Modelo satndard • Familia de particulas

Grécia Antiga Escola Pitagórica

Escola Jónica Leucipo (c. 430 a.C.) e Demócrito (c. 460–371 a.C.)

Escola Ateniense Platão e Aristóteles

Robert Boyle (1627–1691) • Em 1666 Publica :A Origem das Formas e Qualidades,. • Defende a teoria atómica; • Afirma que qualquer combinação química é o resultado de uma reacção entre partículas elementares. Define elemento químico

Dalton (1766-1844 ) • Afirmava: • Matéria é constituída por partículas indivisíveis • Considerava que os átomos não seriam alterados pelas reacções químicas • Associa cada tipo de átomo a um determinado elemento químico.

Descoberta do electrão - Thomson Os Raios catódicos – estudou a passagem de corrente eléctrica por um gás no interior de um tubo de vidro, que continha duas peças metálicas, uma positiva e outra negativa.

1º Modelo a ser proposto Pudim de Passas

Século XIX Agora a pergunta que surgia no meio dos estudiosos era relativamente à maneira de como estão dispostos e integrados os electrões no átomo! Rutherford - 1911

Experiência de Rutherford que permitiu postular o conceito do núcleo

1908 - 1911 Modelo Planetário proposto por Rutherford

Falhas do modelo de Rutherford 1º 2º Pelo facto de electrão colapsar com o núcleo, verificar-se-ia uma emissão contínua de radiação, o que seria contrário à verificação experimental de que os átomos apresentam espectros de emissão discretos – série de Balmer.

Teoria de Plank Teoria de Plank, esta baseou-se no estudo da radiação que um corpo negro emitia. Este supôs que o átomo emitia radiação em “pacotes”, que denominou de quantum.

Bohr - 1913 Objectivo: explicar a fórmula empírica de Balmer 1º Postulado: Bohr admitiu que, tanto a lei de Coulomb como as leis de Newton são ainda aplicáveis no domínio atómico. Assim o electrão mover-se-á numa orbita circular à volta do núcleo sendo a força central a responsável pelo movimento;

2º Postulado: postulado da quantificação das órbitas 3º Postulado:nas órbitas permitidas não há radiação de energia electromagnética. Deste modo a energia total do electrão permanece constante e as orbitas são ditas estacionárias.

4º Postulado: Bohr admitiu que só há lugar à emissão de radiação quando, sob o efeito de uma perturbação, o electrão é transferido entre duas órbitas estacionárias.

Wolfgang Pauli 1930 Decaimento Beta- deveria haver emissão de uma outra partícula, com carga nula e massa muito pequena 1933 Fermi Captou a ideia de Pauli e chamou a essa partícula neutrino

James Chadwick, em 1932 Descobre o neutrão Prémio Nobel da Fisica em 1935 por esta descoberta Fred Reines, em 1956 Detecta o neutrão experimentalmente Recebe Prémio Nobel em 1995 por este acontecimento

Lawrence Desenvolve o ciclotrão Instrumento que lhe permite acelerar átomos carregados a altas velocidades Ganha o prémio Nobel da Fsica em 1939

Antipartículas Carl Anderson descobre o positrão em 1932 ao examinar trajectórias das partículas semelhantes ao electrão, de carga positiva numa câmara de névoa.

Mesão e força de interacção forte Hideki Yukawa, em 1935 questiona-se Qual a força que mantém o átomo unido? Então propôs uma nova partícula, cuja troca entre os nucleões no núcleo provocaria a força forte. Mesão

Carl Andersondescobriu uma partícula com uma massa muito maior que a do electrão e que interagia muito pouco com a matéria não podendo ser a mensageira da força forte. Cecil Frank Powel e Giuseppe Occhialini descobriram a existência de dois mesões com massas diferentes o muão e o mesão pi

Quark Murray Gell-Manm e George Zweig propuseram uma substrutura mais elementar das partículas – o Quark Gell-Manm recebeu o Nobel por esta teoria em 1969 Podemos identificar três variedades (sabores) de Quarks: u, d, s.

Modelo Standad Após a ideia dos quarks, percebeu-se que certas partículas tinham composições de quarks que violavam o principio de exclusão de Pauli A Cor (vermelho, verde e azul)

Famílias de partículas Hadrões – partículas que interagem pelas forças fortes Mesões – massa intermédia e spin nulo ou inteiro (0 ou 1) Bariões – massa igual ou superior à massa dos protões e spin fraccionário(1/2 ou 3/2)

Leptões partículas sensíveis às interacções fracas, são as mais leves da família do positrão e do electrão. Não têm estrutura e têm spin 1/2

Carl Rubia recebeu prémio nobel em 1984 descoberta das partículas W+- e Z0 (são as partículas mensageiras das forças nucleares fracas)

FIM!!! Trabalho Realizado por: Ana Raquel Almeida Isabel Santos Sandra Vales

Quark: Mão dissolvida em quark

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