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Tudo é feito de partículas

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Tudo é feito de partículas

Mensagem por Carlos Costa em 9th Outubro 2008, 17:31

O Prémio Nobel da Física foi atribuído este ano a três físicos teóricos de Particulas: Yoichiro Nambu, Professor na Universidade de Chicago, Makoto Kobayashi cientista do High Energy Accelerator Research Organization (KEK) Japão e Toshihide Maskawa, Professor na Universidade de Kyoto, Japão.

Os trabalhos que estiveram na base da atribuição do Prémio Nobel têm todos a ver com quebra de simetria. O aspecto mais importante do trabalho de Nambu consistiu na sugestão de um modo especial de quebrar certas simetrias, a chamada quebra espontânea de simetria.

Este trabalho teve um enorme impacto na construção de teorias unificadas das interacções electromagnéticas fortes (responsáveis pela estabilidade dos núcleos) e fracas (responsáveis pelo decaimento de muitas partículas, como por exemplo o neutrão, e responsáveis também pela criação de matéria no Universo).

A Física de Partículas estuda as forças de interacção entre os constituintes fundamentais da matéria, as chamadas partículas elementares. Tudo é feito de partículas, incluindo nós próprios. Existe hoje um modelo (o chamado Modelo Standard) para as interacções electrofracas e fortes que são baseados precisamente na quebra espontânea de simetria, sugerida por Nambu. Nambu deu outras contribuições de grande importância para a Física de Partículas e já há muito se esperava a inteiramente merecida atribuição do prémio Nobel.

O trabalho de Kobayashi e Maskawa, que conduziu a atribuição do prémio Nobel a estes dois cientistas japoneses, consistiu na sugestão de um modelo simples e elegante para explicar a violação de CP, já anteriormente descoberta experimentalmente. A simetria CP corresponde a combinação da simetria Paridade com a simetria conjugação de carga. A simetria Paridade está ligada à operação que faz corresponder a um qualquer acontecimento, a imagem deste quando reflectida num espelho. A conjugação de carga faz corresponder a cada partícula a sua anti-partícula.

Kobayashi e Maskawa descobriram que dentro do Modelo Standard é possível ter violação de CP, se existirem três ou mais famílias de quarks, o que corresponde a pelo menos seis quarks.

Na altura em que Kobayashi e Maskawa fizeram esta sugestão só eram conhecidos três quarks: o quark up e o quark down da primeira família e o quark estranho da segunda família. De modo que a sugestão de Kobayashi e Maskawa foi muito arrojada. É importante salientar que a violação de CP é um ingrediente fundamental para a criação de matéria no Universo. Sem violação de CP o universo seria feito apenas de luz.

Há um ano atrás, Kobayashi e Maskawa receberam o prémio da Sociedade Europeia de Física [EPS], correspondente a Física de Partículas. Eu pertenço ao Comité da EPS que atribuiu este prémio a Kobayashi e Maskawa e tanto eu como os meus colegas estamos muito contentes por, mais uma vez, termos dado o Prémio da European Physical Society a físicos que pouco depois recebem o prémio Nobel.

É de salientar que o fenómeno de quebra de simetria quer nas interacções fortes, quer nas interacções fracas é investigado ao mais alto nível no Centro de Física Teórica de Partículas (CFTP) do Instituto Superior Técnico. Em particular aquele que é considerado como o melhor livro sobre violação de CP foi escrito por três membros do CFTP: Gustavo Castelo-Branco, Luís Lavoura e João Silva. Este livro foi editado numa das mais prestigiadas séries da Oxford University Press, onde foi publicado o famoso livro do Paul Dirac sobre Mecânica Quântica. Os três autores receberam por este trabalho o Prémio Gulbenkian de Ciência.

A atribuição do prémio Nobel a Nambu, Kobayashi e Maskawa veio salientar e reconhecer o extraordinário desenvolvimento da Física de Partículas.

Com a entrada em funcionamento do novo acelerador LHC [do CERN], a Física de Partículas irá ter uma Nova Era de Ouro.

Para mais informação sobre a atribuição deste prémio Nobel, e sobre o trabalho feito no Centro de Física Teórica de Partículas do Instituto Superior Técnico pode consultar-se a página http://www.cftp.ist.utl.pt


Este artigo foi escrito por Gustavo Castelo-Branco, que integra o Centro de Física Teórica de Partículas do Instituto Superior Técnico. É um dos autores do livro «CP Violation», que tem sido o seu objecto de estudo. Doutorado no City College de Nova Iorque, em 1976, desenvolveu a carreira na Alemanha (Bona) e nos EUA (Carnegie-Mellon), tendo regressado ao país em 1980. Em Portugal, promoveu um grupo de investigação na especialidade e orientou numerosos doutoramentos nesta área. Passou também pela Universidade de Genebra e pelo CERN. Em 2006 venceu o prémio Humboldt da Ciência, que tem sido um «forno» de prémios Nobel.


Gustavo Castelo Branco


Última edição por Carlos Costa em 27th Setembro 2011, 17:08, editado 1 vez(es)

Carlos Costa
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Re: Tudo é feito de partículas

Mensagem por __gArY__ em 15th Outubro 2008, 15:13

Carlos Costa escreveu:Na altura em que Kobayashi e Maskawa fizeram esta sugestão só eram conhecidos três quarks: o quark up e o quark down da primeira família e o quark estranho da segunda família. De modo que a sugestão de Kobayashi e Maskawa foi muito arrojada. É importante salientar que a violação de CP é um ingrediente fundamental para a criação de matéria no Universo. Sem violação de CP o universo seria feito apenas de luz.

é possível explicar melhor isso ?

__gArY__
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Re: Tudo é feito de partículas

Mensagem por Carlos Costa em 15th Outubro 2008, 18:04

__gArY__ escreveu:
Carlos Costa escreveu:Na altura em que Kobayashi e Maskawa fizeram esta sugestão só eram conhecidos três quarks: o quark up e o quark down da primeira família e o quark estranho da segunda família. De modo que a sugestão de Kobayashi e Maskawa foi muito arrojada. É importante salientar que a violação de CP é um ingrediente fundamental para a criação de matéria no Universo. Sem violação de CP o universo seria feito apenas de luz.

é possível explicar melhor isso ?
Encontrei um bom resumo:

A probabilidade de que os quarks se transformem em outros quarks e a de que os antiquarks se transformem em outros antiquarks (probabilidades de transição) são a chave para se entender a violação de CP. Se essas probabilidades fossem iguais para quarks e antiquarks, não teríamos nenhuma violação de CP. O Modelo Padrão não especifica se isso é verdade ou não.
Antes da formulação do Modelo Padrão, conheciam-se apenas quatro tipos de quarks e a teoria dizia que a probabilidade de transição era a mesma para quarks e antiquarks. Assim, de acordo com a teoria não podia haver violação de CP, o que contrariava os resultados de Brookhaven em 1964. Alguma coisa estava errada. Os físicos japoneses Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa perceberam o que faltava e previram a existência de mais dois tipos de quarks. A teoria deles, agora parte do Modelo Padrão, não especifica se a probabilidade de transição é ou não a mesma para quarks e antiquarks, fazendo da violação de CP uma possibilidade.

A teoria dos seis quarks foi confirmada quando os dois novos quarks propostos foram descobertos experimentalmente: o quark b4 em 1977 e o quark t5 em 1995. Esses quarks pesados oferecem uma boa oportunidade para serem medidas as probabilidades de transição já que eles decaem nos quarks mais leves. Algumas vezes eles decaem diretamente; outras, através de processos complicados. Esses decaimentos serão estudados por novos experimentos, como o LHCb, que poderão medir as probabilidades de transição dos mésons B, partículas que contêm um quark e um antiquark, um dos quais é um b.

Como o Modelo Padrão não prevê qual o grau de violação de CP que devemos observar no decaimento dos mésons B, isso tem de ser medido. Uma vez que a violação de CP seja medida para um tipo de decaimento, pode-se usar esse resultado no Modelo Padrão para prever quanto de violação de CP esperamos para outros tipos de decaimentos e comparar os resultados obtidos com novas medidas.


Abraço

Carlos Costa
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