Aceleradores e Detetores de Partículas

Joana GriloLuís VenâncioMargarida FigueiredoMiguel Frade

Projeto Horizonte

ÍNDICE1. Contexto Histórico2. Aceleradores

o Funcionamento básico o Aceleradores electrostáticos

oCockcroft – Walton/Van de GraffoAceleradores de Campo Eléctrico Oscilante

o Aceleradores lineareso Cíclotrãoo Sincrotrão

3. Detetoreso Câmara de nuvens de Wilsono Câmara de bolhaso Detetores modernos

o Tipos de sub-detetoreso Detetores de Traçoso Calorímetroso Detetor de muões

4. The Large Hadron Collider Objetivos

O acelerador Os detetores

Contexto Histórico

Esquema representativo da colisão de raios cósmicos de alta energia, com partículas atmosféricas.

Emulsão fotográfica de uma colisão atmosférica

Aceleradores electrostáticos

John Cockcroft

Ernest T. WaltonDiagrama do design original do “Acelerador Cockcroft – Walton”

1 1P+37Li -----> 2 4He + 2 4He

Princípios Físicos

Partículas carregadas.

Partículas carregadas em campo eléctrico uniforme.

Ec = Energia cinéticaq = Carga da partícula∆V = Voltagem∆v = variação de velocidadem = Massa da partícula

Unidade Electrão volt Joule

1 eV 1 eV 1.6x10-19

1 KeV 1000 eV 1.6x10-16

1 MeV 1000000 eV 1.6x10-13

1 GeV 1000000000 eV 1.6x10-10

1 TeV 1000000000000 eV 1.6x10-7

Aceleradores eletrostáticos

Robert J. Van de Graaff

Diagrama de um “Acelerador Van de Graaff”

Câmara pressurizada

Cúpula carregada

Fonte de iões positivos

Tubo acelerador

Alvo

Princípio de Tandem

Folha/gás de ionização

Cúpula carregada

Limitações

Descarga eléctrica, devido a passagem da tensão de

disrupção

Aceleradores de Campo Elétrico Oscilante

Diagrama de um Acelerador Linear

Fonte de iões

Alternador de corrente

Ciclotrão

Ernest Lawrence

CiclotrãoCiclotrão visto de cima

Ciclotrão, esquema representativo

Ciclotrão, visto de ladoRepresentação do campo eléctrico

Ciclotrão

CiclotrãoCiclotrão Isócronos

Diminui a sua frequência com o aumento da massa

Sincrocíclotrão

Aumenta o seu campo magnético com o aumento da massa

Sincrotrão

SincrotrãoÍmanes dipolares Ímanes de concentração

DETETORES DE PARTÍCULAS

1

Charles Wilson

Partículas alfa Partículas Beta Raios Cósmicos

Câmara de Bolhas

Donald Glaser

Deteção do Bosão W

Deteção de correntes neutras fracas

Deteção de dois Bosões Z

Detetores ModernosConstituídos por três sub-detetores:

Detetores de Traços

Câmara de fios Semicondutor

Funcionamento dos calorímetros

Calorímetros

Eletromagnético Hadrónico

Detetor de Muões

Detetores Modernos

Large Hadron Collider (LHC)

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ATLASCMSALICELHC - B

Agradecimentos

• Escola Secundaria de Severim de Faria

• Departamento de Física e Geofísica da Universidade de Évora

• Coordenadores do Projecto Horizonte

• Professor Doutor Bento Caldeira

• Professor José António Figueira

• Instituto Superior Técnico

• Rui Pires

Bibliografiahttp://cienctec.com.br/wordpress/index.php/lhc-o-gigante-mostra-a-sua-cara/http://www.portugalathome.org/lhc.phphttp://www.ufabc.edu.br/index.php?option=com_content&view=article&id=3232:o-lhc-a-

maquina-de-descobertas&catid=187:artigos&Itemid=184http://www.physicsmasterclasses.org/exercises/hands-on-cern/hoc_v21pt/Ne’eman, Yuval, Particle Hunters, Cambridge University Press, Cambridge, 1996http://en.wikipedia.org/wiki/Particle_acceleratorhttp://www.fnal.gov/pub/news04/update_archive/update_9-10.htmlhttp://en.wikipedia.org/wiki/List_of_accelerators_in_particle_physicshttp://public.web.cern.ch/public/en/research/Detector-en.htmlSerway, Raymond / Jewett, John, Physicsfor Scientists and Engineers, 8º Edition