Diapositivo 1

1
Do núcleo às particulas elementares
História da Física 2003/2004
2
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.
3
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

4
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

5
Grécia Antiga
Escola Pitagórica
6
Escola Jónica
Leucipo (c. 430 a.C.) e Demócrito (c. 460371
a.C.)
7
Escola Ateniense
    Platão e Aristóteles
8
Robert Boyle (16271691)

• 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
9
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.

10
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.
11
1º Modelo a ser proposto
Pudim de Passas
12
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
13
Experiência de Rutherford que permitiu postular
o conceito do núcleo
14
1908 - 1911
Modelo Planetário proposto por Rutherford
15
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.
16
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.
17
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
18
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.
19
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.
20
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
21
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
22
Lawrence
Desenvolve o ciclotrão
Instrumento que lhe permite acelerar átomos
carregados a altas velocidades Ganha o prémio
Nobel da Fsica em 1939
23
Antipartículas
Carl Anderson descobre o positrão em 1932 ao
examinar trajectórias das partículas semelhantes
ao electrão, de carga positiva numa câmara de
névoa.
24
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
25
Carl Anderson descobriu 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
26
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.
27
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)
28
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)
29
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
30
Carl Rubia
recebeu prémio nobel em 1984
descoberta das partículas W- e Z0 (são as
partículas mensageiras das forças nucleares
fracas)
31
FIM!!!
Trabalho Realizado por Ana Raquel
Almeida Isabel Santos Sandra Vales
32
Quark
Mão dissolvida em quark