Os raios cósmicos partículas do espaço exterior

Em agosto de 1912, o físico austríaco Victor Hess fez um vôo de balão histórico que abriu uma nova janela sobre a matéria no universo. Como ele subiu para 5300 metros, mediu a taxa de ionização na atmosfera e descobriu que ele aumentou para cerca de três vezes maior do que ao nível do mar. Ele concluiu que a radiação penetrante estava entrando na atmosfera a partir de cima. Ele tinha descoberto os raios cósmicos.

Estas partículas de alta energia que chegam do espaço exterior são principalmente (89%) prótons - núcleos de hidrogênio, o elemento mais leve e mais comum no universo - mas eles também incluem núcleos de hélio (10%) e os núcleos mais pesados ​​(1%), todo o caminho até ao urânio. Quando eles chegam na Terra, colidem com os núcleos dos átomos na atmosfera superior, criando mais partículas, principalmente pions. Os pions carregadas pode rapidamente decair, emitindo partículas conhecidas como múons. Ao contrário pions, estes não interagem fortemente com a matéria, e pode viajar através da atmosfera de penetrar abaixo do solo. A taxa de muões que chega na superfície da Terra é de tal forma que cerca de um por segundo, passa através de um volume do tamanho da cabeça de uma pessoa.

Um novo mundo das partículas

Estudos de raios cósmicos abriu a porta para um mundo de partículas para além dos limites do átomo: a primeira partícula de antimatéria, o pósitron (a antielétron) foi descoberto em 1932, o múon em 1937, seguido pelo pião, o kaon e vários Mais. Até o advento da aceleradores de partículas de alta energia no início de 1950, esta radiação natural fornecida a única maneira de investigar o crescimento de partículas "zoo". Na verdade, quando o CERN foi fundado em 1954, sua convenção incluído raios cósmicos na lista de interesses científicos. Mas, apesar de aceleradores veio a fornecer o melhor terreno de caça para novas partículas, a física de raios cósmicos ainda é amplamente estudada.

As energias dos raios cósmicos primários variam de cerca de 1 GeV - a energia de um relativamente pequeno acelerador de partículas - a tanto quanto 10 8 TeV, muito maior do que a energia do feixe do Large Hadron Collider. A velocidade à qual estas partículas chegar ao topo da atmosfera cai com o aumento da energia, a partir de cerca de 10.000 por metro quadrado por segundo em 1 GeV para menos de um por quilómetro quadrado por século para as maiores partículas de energia. Os raios muito alta energia cósmica gerar grandes chuvas de até 10 bilhões de partículas secundárias ou mais, que podem ser captados por detectores de partículas quando eles distribuídos por áreas tão grandes quanto 20 quilômetros quadrados na superfície da Terra.

Aceleradores cósmicos

Apenas como raios cósmicos alcançar tais altas energias? Onde estão os aceleradores naturais? Os raios cósmicos de energia mais baixo chega do Sol em uma corrente de partículas carregadas conhecidas como vento solar, mas fixando-se a origem das partículas de maior energia é feita difícil, pois eles torcer e girar no campo magnético do espaço interestelar.

Pistas vieram através de estudo dos raios gama de alta energia do espaço. Estes são muito menos do que os raios cósmicos carregados, mas ser eletricamente neutro que não são influenciadas por campos magnéticos. Geram uma chuva de partículas secundárias que podem ser detectadas na Terra e cujo ponto de volta para o ponto de origem dos raios gama. Fontes dos mais altos de raios gama de energia em nossa própria galáxia, a Via Láctea, incluem os restos de supernovas, como a famosa Nebulosa do Caranguejo; as ondas de choque destas explosões estelares têm sido propostas como possíveis aceleradores naturais. Outras fontes de raios gama de altíssima energia mentir em outras galáxias, onde os objetos exóticos como buracos negros supermassivos podem conduzir a aceleração. Há também evidências de que a maior energia cobrada raios cósmicos também têm origens semelhantes em outras galáxias.

Testes de vibração para o projeto de alta Luminosidade LHC começa

         Estas medidas irão ajudar os engenheiros a entender como funciona poderia afetar o funcionamento do LHC, e irá fornecer detalhes cruciais sobre a geologia do local antes do início da construção.

A alta luminosidade do LHC é uma atualização importante para o Large Hadron Collider (LHC), que irá aumentar o seu potencial de descoberta a partir de 2025.

A partir de R & D em state-of-the-art ímãs, para o desenvolvimento de material inovador, robusto capaz de suportar o impacto do feixe, a alta luminosidade LHC é um projeto multi-facetado que envolve muitas equipes em todo o CERN.

Uma dessas equipes foi mandatada para medir vibrações no ponto 1 do anel do LHC onde o experimento ATLAS é instalado para ver se o trabalho de engenharia civil para a alta Luminosidade LHC pode começar enquanto o LHC está em execução. Embora o trabalho de engenharia civil para o LHC foi realizada durante a operação Large Electron Positron Collider-(LEP), o LHC é muito mais sensível a vibrações.

"Embora o principal trabalho de engenharia civil, é claro, ter lugar durante a longa parada programada para julho de 2018, nós gostaríamos de identificar quais partes de que poderia ser realizada durante a operação LHC", diz Paolo Fessia, que está a cargo de a integração HL-LHC. É um esforço complicado. Imagine um escavador enorme martelando a apenas 40 metros da viga. Enquanto isso, a estabilidade do feixe LHC seria necessário para permanecer dentro do nível micrómetros, ou seja, um milionésimo de um metro.

Isso poderia ser viável?

A equipe encarregada do estudo começou em um túnel ATLAS, a instalação de quatro sensores para medir vibrações no solo. Outros sensores foram colocados sobre a superfície, e ligado ao metro sensores.

"As primeiras vibrações que estudamos foram gerados por uma máquina de núcleo-perfuração, usado para examinar geológica make-up do site", diz Paolo. "Esta informação será essencial para projetar e construir o cavernas subterrâneas e galerias técnicas necessárias para a HL-LHC novo, como empresas de construção precisa saber exatamente o que vai encontrar quando eles cavam (hard rock, areia, água, etc.). Embora esta seja a principal finalidade da perfuração, que também tem sido utilizada para estudar o efeito de vibrações pulsados. "

Poucos dias depois, o caminhão chegou sísmica. Este, máquina de 24 toneladas exclusivo usa todo o seu peso para empurrar para baixo na terra, gerando vibrações wave-like até 100 vezes por segundo.

"Nós criamos ondas com uma vasta gama de frequências e olhou para sua atenuação", diz Michael Guinchard, que está a cargo do laboratório de medição mecânico. Medidas também foram tomadas com o feixe de LHC e irá fornecer um conjunto de dados valiosos para análise mais detalhada.

Assim, enquanto a HL-LHC é ainda muitos anos de distância de operação, seu impacto sobre o LHC já pode ser sentida ... neste caso, literalmente.

espectrofotômetro

O Espectrofotômetro é um instrumento de análise, amplamente utilizado em laboratórios de pesquisa, capaz de medir e comparar a quantidade de luz (radiação eletromagnética) absorvida, transmitida ou refletida por uma determinada amostra, seja ela solução, sólido transparente ou sólido opaco.Existem duas classes de espectrofotômetros: o de feixe simples e o de duplo feixe e eles são constituídos, essencialmente, por cinco componentes principais: as fontes de radiação, o monocromador, o porta-amostras, os detectores e o indicador de sinal.

O resultado da espectrofotometria é dado por um gráfico que é conhecido como espectro e fornece informações de intensidade por comprimento de onda da fonte de luz. Essa faixa de comprimentos de onda desejados pode ser selecionada antes da realização das medidas, o que torna a medida mais específica e eficaz já que não será necessário um número excessivo de dados para obter o resultado esperado. Os espectrofotômetros mais sofisticados cobrem uma gama de luz entre 200 nm e 2500 nm (ultravioleta a infravermelho). A faixa de comprimentos de onda da radiação eletromagnética mais utilizada está, aproximadamente, entre 350 nm e 750 nm, ou seja, no espectro de luz visível. Para que os resultados obtidos pelas medidas realizadas no espectrofotômetro sejam precisos, é necessário sempre fazer a calibração do instrumento utilizando padrões conhecidos.  

Um vácuo vazio como o espaço interestelar

Com a primeira start-up de vigas em 2008, o Large Hadron Collider (LHC) tornou-se o maior sistema de vácuo operacional no mundo. Ela opera em uma variedade de níveis de pressão e usa uma impressionante variedade de tecnologias de vácuo.

Um sistema de vácuo de três-em-um

O LHC é incomum, pois tem três sistemas de vácuo separadas: uma para os tubos de feixe, um para isolar o criogenicamente resfriado ímãs e um para isolamento da linha de distribuição de hélio.

Para evitar a colisão com as moléculas de gás dentro do acelerador, os feixes de partículas no LHC deve viajar em um vácuo tão vazio quanto espaço interestelar. Nos cryomagnets e da linha de distribuição de hélio, o vácuo serve a um propósito diferente. Aqui, ela age como um isolador térmico, para reduzir a quantidade de calor que escoa a partir do ambiente à temperatura ambiente circundante para as partes criogénicos que são mantidos na em 1,9 K (-271,3 ° C).

O maior sistema de vácuo do mundo

Com um total de 104 quilômetros de tubulação sob vácuo, o sistema de vácuo do LHC está entre os maiores do mundo. O vácuo de isolamento, o equivalente a cerca de 10 -6 mbar, é composta por um impressionante 50 km de tubulação, com um volume combinado de 15.000 metros cúbicos, mais do que suficiente para encher a nave de uma catedral. Construir este sistema de vácuo necessário mais de 250.000 juntas soldadas e 18.000 selos de vácuo. Os restantes 54 km de tubos a vácuo são os tubos de feixe, através do qual dois feixes do LHC viajam. A pressão nestes tubos é da ordem de 10 -10 a 10 -11 mbar, um vácuo quase tão rarefeita como a encontrada na superfície da Lua. Sistemas de vácuo do LHC estão equipados com 170 Bayard-Alpert medidores de ionização e 1084 Pirani e Penning medidores para monitorar a pressão de vácuo.

A mais fino do que o vazio vácuo interestelar

Ultra-alto vácuo é necessária para os tubos em que feixes de partículas viajam. Isso inclui 48 km de seções de arco, mantida em 1,9 K, e 6 km de trechos retos, mantido à temperatura ambiente, onde os sistemas de controle de feixe e as regiões de inserção para os experimentos estão localizados.

Nos arcos, os ultra-alto vácuo é mantido por meio duma bomba criogénica de 9000 metros cúbicos de gás. Como os tubos de feixe são arrefecidos a temperaturas extremamente baixas, os gases condensam e aderir às paredes do tubo de feixe por adsorção. Pouco menos de duas semanas de bombeamento são obrigados a trazer as pressões abaixo 1,013 × 10 -10 mbar (ou 10 -13 atmosferas).

Duas características de design importantes manter o vácuo ultra-alto nas secções a temperatura ambiente. Em primeiro lugar, estas seções fazer uso generalizado de um não-evaporável "revestimento getter" - desenvolvido e industrializado no CERN - que absorve moléculas residuais quando aquecido. O revestimento é constituído por um revestimento fino de uma liga de titânio-zircónio-vanádio depositada no interior dos tubos do feixe. Actua como um sistema de bombeamento de distribuição, eficaz para remover todos os gases, com excepção do metano e os gases nobres. Estes gases residuais são removidos pelas bombas de íons 780.

Em segundo lugar, as seções a temperatura ambiente permitir "bakeout" de todos os componentes a 300 ° C. Bakeout é um procedimento em que as câmaras de vácuo são aquecidos a partir do exterior, a fim de melhorar a qualidade do vácuo. Esta operação tem de ser realizada em intervalos regulares para manter o vácuo na baixa pressão desejada.

Embora estas tecnologias foram desenvolvidas para a investigação fundamental, eles têm encontrado usos cotidianos: tecnologia de ultra-alto vácuo possibilitou uma melhoria significativa no desempenho de painéis de colectores térmicos solares, por exemplo.

LHC Um próton referência executar para preparar para o chumbo

Com o próton prazo em 13 tera eléctron-volts (TeV) agora mais para 2015, os preparativos estão em pleno andamento para o Large Hadron Collider (LHC) para investigar íons de chumbo, como faz para parte de cada ano. Mas, primeiro, a equipe de operações está colidindo prótons a energias mais baixas do que o habitual para fornecer uma linha de base para a execução de chumbo.

As colisões entre íons de chumbo são muito mais complexos do que aqueles entre prótons individuais. Ao colidir íons de chumbo em energias de vários tera eléctron-volts (TeV), as condições extremas dar origem a um quente, sopa densa de partículas conhecidas como "plasma quark-glúon" - um estado da matéria pensado para existiram logo após o Big Bang. As experiências no CERN estudar esse plasma para obter insights sobre a natureza do início do universo.

Para cortar a complexidade da bola de fogo chumbo, físicos do CERN irá comparar seus dados de colisões chumbo-liderança com medições anteriores de próton-próton, bem como próton-lead colisões.

"Um núcleo de chumbo no LHC tem 82 vezes a energia de um próton", diz acelerador físico John Jowett. "Mas essa energia é distribuída entre seus 208 núcleos (os prótons e nêutrons que compõem o núcleo de chumbo). Como 82 dividido por 208 é 0,39, segue-se que um próton ou nucleon em um núcleo de chumbo colidindo tem apenas menos de 40% de a energia de uma colisão de prótons independente ".

É por isso que, em próton-próton corrida de hoje, a equipe de operações tem ajustado a energia do feixe de prótons para baixo. "Para os próximos colisões entre íons de chumbo, vamos reduzir os campos magnéticos do LHC um pouco - a partir dos níveis correspondentes a uma energia de prótons de 6,5 TeV, a 6,37 TeV - porque isso nos dá o mesmo centro de massa de energia de 5,02 TeV por par nucleon como tivemos em 2013, quando colidiu 4 TeV prótons com íons de chumbo ", diz Jowett. "Os dados de referência protão-protão a ser tomadas nesta semana está em 2,51 TeV por feixe, que é a energia correspondente para protões. Então, finalmente, os experimentos será capaz de fazer comparações precisas entre os conjuntos de dados com três combinações diferentes de partículas que colidem na mesma energia eficaz. "

Accelerator físico Jorg Wenninger da equipe de operações do LHC diz que a preparação do LHC para feixes de prótons a 2,51 TeV era relativamente simples. "Nós tivemos que re-comissão do prazo para reduzir energia, encontrar as colisões e criadas todas as condições para a física", diz ele. "Mas nós já correu o LHC em alta energia este ano, para que possamos beneficiar da experiência adquirida. No entanto, vamos aplicar uma inovação: em vez de apertar a ótica do feixe nos pontos de colisão após a rampa de energia, vamos realizar ambas as operações em paralelo. Se este está a funcionar sem problemas, poderemos decidir usar a mesma técnica para encurtar os ciclos do LHC em 2016 e além. "

"Esta referência prazo próton-próton dará os experimentos uma idéia do que as equações próton-próton parecer; dá-lhes uma comparação para as próximas colisões chumbo-chumbo", diz Mike Lamont da equipe de operações do LHC.

Os experimentos do LHC também estão se preparando para a corrida de chumbo-chumbo. ALICE é especializado para a física de iões pesados, ATLAS e CMS têm calorímetros adicionado ao túnel do LHC, e pela primeira vez, o LHCb experiência vai levar os dados a partir destes de íons pesados colisões.

Efeito Doppler

Efeito Doppler é um fenômeno físico observado nas ondas quando emitidas ou refletidas por um objeto que está em movimento com relação ao observador. Foi-lhe atribuído este nome em homenagem a Johann Christian Andreas Doppler, que o descreveu teoricamente pela primeira vez em 1842. A primeira comprovação experimental foi obtida por Buys Ballot, em 1845, numa experiência em que uma locomotiva puxava um vagão com vários trompetistas.

Este efeito é percebido, por exemplo, ao se escutar o som - que é uma onda mecânica - emitido por uma ambulância que passa em alta velocidade. O observador percebe que o tom, em relação ao emitido, fica mais agudo enquanto ela se aproxima, idêntico no momento da passagem e mais grave quando a ambulância começa a se afastar. Graças também ao conhecimento deste efeito é possível determinar a velocidade de estrelas e galáxias, uma vez que a luz é uma onda eletromagnética.

Nas ondas eletromagnéticas, este fenômeno foi descoberto de maneira independente, em 1848, pelo francês Hippolyte Fizeau. Por este motivo, o efeito Doppler também é chamado efeito Doppler-Fizeau.

espaço-tempo

Na física, espaço-tempo é o sistema de coordenadas utilizado como base para o estudo da relatividade restrita e relatividade geral. O tempo e o espaço tridimensional são concebidos, em conjunto, como uma única variedade de quatro dimensões a que se dá o nome de espaço-tempo. Um ponto, no espaço-tempo, pode ser designado como um "acontecimento". Cada acontecimento tem quatro coordenadas (t, x, y, z); ou, em coordenadas angulares, t, r, θ, e φ que dizem o local e a hora em que ele ocorreu, ocorre ou ocorrerá.

Pontos no espaço-tempo são chamados de eventos e são definidos por quatro números, por exemplo, (x, y, z, ct), onde c é a velocidade da luz e pode ser considerado como a velocidade que um observador se move no tempo. Isto é, eventos separados no tempo de apenas 1 segundo estão a 300.000 km um do outro no espaço-tempo.

Assim como utilizamos as coordenadas x,y e z para definir pontos no espaço em 3 dimensões, na Relatividade especial utilizamos uma coordenada a mais para definir o tempo de acontecimento de um evento.

Mecânica ondulatória

            Mecânica ondulatória  é uma teoria do físico francês Louis de Broglie que, a princípio, afirma que cada partícula tem uma onda a ela associada e que matéria e energia são estados diferentes da mesma partícula subatômica. É um ramo da física que estuda a dupla natureza da matéria, ondulatória e corpuscular.

            Um princípio básico da física clássica, formulado por Isaac Newton no século XVII, dizia que matéria e energia são "duas entidades separadas e distintas". No início do século XX, porém, Albert Einstein concluiu que matéria e energia não são necessariamente distintas (E=mc²) e que a luz é composta de partícula chamada fóton. Na década de 1940, De Broglie mudou de posição argumentando que, "apesar de um elétron apresentar características parecidas com ondas, não se trata necessariamente de energia".

Características principais de uma onda

Frequência — número de oscilações de uma onda em determinado período de tempo. Medida em Hertz(Hz) e representada pela letra f.

Período — é o tempo necessário para uma onda completa (crista+vale). Representado pela letra T (maiúscula) e pode ser encontrado pela expressão: f=1/T ou T=1/f.

Comprimento — é o tamanho da onda, que pode ser medida em três pontos diferentes: de crista a crista, do início ao final de um período ou de vale a vale. Crista é a parte alta da onda, vale, a parte baixa. É representada no SI pela letra grega lambda (λ).

Velocidade da Onda — determidada pela distância percorrida entre o eixo da onda até a crista. Equação: V = λ.f.

Amplitude — altura da onda.

Timbre — é a somatória de várias ondas que juntas formam uma onda complexa, isso permite distinguir um aparelho musical de outro ou uma voz humana de outra.

 [Infoescola: "Modelo atômico de Broglie" (página visitada em 21 de julho de 2013)]

Ir para cima ↑ Turner Publishing, Inc. — Nosso Tempo, volume I, pgs. 176-184. Editora Klick. São Paulo (1995)

Papa afirma que teoria do Big Bang não contradiz lei do cristianismo

O Papa Francisco afirmou nesta segunda-feira que a criação do mundo "não é obra do caos, mas deriva de um princípio supremo que cria por amor".

"O Big-Bang não contradiz a intervenção criadora, mas a exige", disse o pontífice na manhã desta segunda-feira para os acadêmicos da Pontifícia Academia das Ciências, reunidos para a sua plenária, na inauguração de um busto de bronze em homenagem ao papa emérito Bento XVI.

O papa criticou que quando as pessoas leem o livro do Gênesis sobre como foi a origem do mundo, pensam "que Deus tenha agido como um mago, com uma varinha mágica capaz de criar todas as coisas. Mas não é assim".

Segundo Francisco, o homem foi criado com uma característica especial - a liberdade - e recebe a incumbência de proteger a criação, mas quando a liberdade se torna autonomia, destrói a criação e homem assume o lugar do criador.

"Ao cientista, portanto, e, sobretudo, ao cientista cristão, corresponde a atitude de interrogar-se sobre o futuro da humanidade e da Terra; de construir um mundo humano para todas as pessoas, e não para um grupo ou uma classe de privilegiados", concluiu o pontífice.

A Pontifícia Academia das Ciências foi fundada em 1603, em Roma, com o nome de Academia dos Linces. É formada por 80 pesquisadores nomeados vitaliciamente pelo papa.

Conforme as regras, os candidatos a uma vaga na academia são escolhidos com base na relevância de suas análises científicas e da sua reconhecida estatura moral, sem qualquer discriminação ética ou religiosa.

Solte as vigas! Linac 4 atinge a marca de 50 MeV

Esta semana, o Linac 4 acelerador atingiu um marco de energia de 50 MeV - o que significa que agora é capaz de substituir o envelhecimento Linac 2 e, eventualmente, tornar-se o chefe da cadeia acelerador.

Linac 4 foi construído para impulsionar íons de hidrogênio negativos - que consiste em um átomo de hidrogénio com um elétron adicional - a altas energias para fornecer prótons ao Hadron Grande e para substituir o Linac 2. Este acelerador de 37 anos de idade, é o primeiro de uma série de quatro, que estão impulsionando partículas com energias cada vez mais altos, antes de serem injetados no Large Hadron Collider (LHC). Estes aceleradores estão também a prestar vigas para muitos outros experimentos no CERN.

Eventualmente Linac 4 vai acelerar os íons a 160 MeV para prepará-los para entrar no reforço Proton Synchrotron - o segundo Acclerator na cadeia de injeção do LHC. Estes íons são despojados de seus dois elétrons durante a injeção de Linac 4 Proton Synchrotron para o impulsionador para deixar apenas prótons. Isto permite que mais partículas que se acumulam no sincrotrão, simplifica injecção, reduz a perda de feixe no local de injecção e proporciona um feixe mais brilhante. Como parte essencial do programa de melhoramento do injector LHC, Linac 4 permitirá que o PS impulsionador para dobrar seu brilho feixe, o que contribuirá para aumentar a luminosidade do LHC, um fator crucial proporcional ao número de partículas em colisão dentro de um período de tempo definido.

Photowalk 2015

A montagem da foto do photowalk 2015, com Maurizio Vretenar, o líder do projeto Linac 4, ao lado de ambos os projetos para o acelerador e construído 2015 (Image: Maelle Baud / CERN)

Alcançar 50MeV é um marco, pois é a energia Linac 2 corridas no, e significa Linac4 é agora capaz de assumir a tarefa de fornecer partículas a cadeia acelerador do CERN - um processo que começará durante o longo desligamento a partir de 2018.

Linac 4 é composto por uma fonte de iões hidrogénio e quatro tipos de estruturas que são progressivamente encomendados um após o outro em aceleração. No início deste ano a segunda parte desta cadeia acelerando, os tanques linac tração do tubo foram totalmente instalado e comissionado, ou seja, o feixe pode ser ampliada para uma nova e mais elevada, a energia das suas anteriores 3 MeV.

"Este projeto inovador e patenteado é uma enorme conquista que tinha oito anos de produção", diz Maurizio Vretenar, o líder do projeto Linac 4. "Vimos estes tanques através da prancheta ao banco de ensaio, e agora para a própria cadeia acelerador; nós não poderíamos estar mais felizes com seu desempenho até agora. "

Garantindo conexões sem defeito entre os componentes do acelerador separados era uma parte fundamental do processo de comissionamento. Os tubos e as suas componentes teve de ser alinhados com precisão ± 0,1 mm umas das outras e com o resto da linha 4 linac.

"O primeiro passo foi a acelerar o feixe através do primeiro tanque do DTL, para encontrar as configurações corretas da parte baixa energia", diz Alessandra Lombardi, que está no comando da fase de comissionamento de Linac 4. Em seguida, acelerou o feixe progressivamente através do segundo e do terceiro tanque para a energia de 50 MeV ".

Agora, o feixe atingiu 50 MeV, a equipe Linac 4 está se movendo para o próximo item na agenda: o DTLS-Coupled Celulares (CCDTL), que trará Linac 4 até 100 MeV.

Magneto de teste pista dipolo produz registro campo de 16 tesla

Um novo recorde mundial foi quebrado pelo grupo ímã CERN quando seu magneto de teste pista produziu um campo de pico 16,2 tesla (16.2T) - quase o dobro do produzido pelos atuais dipolos LHC eo maior de sempre para um dipolo magnético dessa configuração.

A pista Modelo Coil (RMC) é um dos vários ímãs de teste de demonstração que está sendo construído pelo grupo de compreender e desenvolver novas tecnologias, que são vitais para aceleradores futuros.

Os ímãs são apenas mais curtos de 1 a 2 metros de comprimento, em comparação com os longos 5-7 metros necessários para o LHC de alta luminosidade.

Os testes são necessários para provar a viabilidade da criação de campos magnéticos de até 16 tesla, que são construídas nos projetos de aceleradores futuros.

"Os presentes dipolos LHC tem um campo nominal de 8.3T e estamos projetando aceleradores que necessitam de ímãs para produzir um campo de cerca de 16T - quase o dobro", diz Juan Carlos Perez, um engenheiro do CERN e do líder do projeto para a RMC .

Ímãs de alto campo são fundamentais para a construção de maiores aceleradores de partículas energéticas. Campos magnéticos elevados são necessários para dirigir um feixe na sua órbita - no caso de dipolos - ou espremer as vigas antes que eles colidem dentro das experiências, que é o caso para quadrupolos-alto gradiente.

O LHC usa nióbio-titânio ímãs supercondutores para ambos curva e se concentrar feixes de prótons como eles correm ao redor do LHC. Mas a RMC usa um diferente material supercondutor, nióbio-estanho, que pode chegar a campos magnéticos muito mais elevados, apesar de sua natureza frágil.

O recorde mundial é um passo em frente na demonstração da tecnologia para o LHC de alta luminosidade do projeto, e um marco importante para o estudo de projeto Circular Futuro Collider.

"É um excelente resultado, embora não devemos esquecer que este é um relativamente pequeno ímã, um demonstrador de tecnologia sem furo através do centro para a viga", diz Luca Bottura, Chefe de ímã Grupo do CERN. "Ainda há uma maneira a percorrer antes de 16 Tesla ímãs podem ser usados ​​em um acelerador. Ainda assim, este é um passo muito importante para eles. "

A RMC também está usando fios e cabos da mesma classe como aqueles que estão sendo usados ​​para construir FRESCA2, um ímã 13T dipolo com uma abertura de 100 milímetros que será usado para atualizar o CERN teste de cabo facilidade FRESCA. Bobinas FRESCA2 estão atualmente em construção e estará pronto para testes até ao Verão de 2016.

Esses campos são apenas possíveis graças a novos materiais e tecnologias, e também as relações estreitas entre diversas comunidades de física. A equipe trabalhou em estreita colaboração com outros programas europeus e estrangeiros de pesquisa e desenvolvimento para quebrar as barreiras da tecnologia.

fonte: CERN.

Atual recorde mundial em um supercondutor

No âmbito do projeto de alta luminosidade do LHC, os especialistas da equipe CERN Supercondutores obteve recentemente uma corrente recorde mundial de 20 kA a 24 K em uma linha de transmissão elétrica que consiste em dois longos cabos de 20 metros feita de diboreto de magnésio (MgB 2 ) supercondutor. Este resultado faz com que a tecnologia de uma solução viável para o transporte de energia a longa distância.

A linha de 20 metros de comprimento de transmissão elétrica que contenha os dois 20 kA MgB 2 cabos (Imagem: CERN)

"O teste é um passo importante no desenvolvimento de sistemas de transmissão de energia elétrica frias baseadas no uso de MgB 2," diz Amalia Ballarino, chefe da seção de Supercondutores e dispositivos supercondutores no CERN. "Os cabos e tecnologias associadas foram concebidos, desenvolvidos e testados no CERN. O fio supercondutor é o resultado de um esforço de I & D longa que começou em 2008 entre o CERN eo fabricante, Columbus Supercondutores em Génova, Itália."

O resultado foi alcançado a uma temperatura de 24 K (cerca de -249 c) utilizando uma estação de teste que foi e montados no CERN concebido para o efeito. A temperatura é mantida homogénea por todo o comprimento de 20 metros de linha por um fluxo forçado de gás hélio. Na sequência de intenso desenvolvimento, a 2 x 20 metros de comprimento MgB2 linha supercondutor completo foi alimentado com êxito para o atual recorde mundial de 20 kA, mostrando que esta tecnologia tem um grande potencial para a transmissão de energia elétrica.

As propriedades supercondutoras deste material relativamente barato foram descobertos em 2001, mas a tecnologia condutor só existia sob a forma de fita. Fio redondo, que é mais adequado para a montagem em cabos de alta corrente, não estava disponível quando o projeto começou CERN. "Primeiro, foi necessário o desenvolvimento de fios redondos de qualidade adaptados para uso neste projeto, com alta densidade de corrente e propriedades supercondutoras uniformes", diz Ballarino. "Este trabalho foi feito através de uma colaboração estreita entre o CERN e Columbus supercondutores, que fabrica diferentes gerações de fios com diferentes arquiteturas e com propriedades melhoradas. Em paralelo, no CERN desenvolveu os cabos de alta corrente e da linha de transmissão elétrica."

Os membros da equipa CERN Supercondutores e dispositivos supercondutores em frente à estação de teste (Imagem: CERN)

O projeto faz parte do FP7 Hi-Lumi LHC Estudo Design. Na configuração LHC de alta luminosidade, os conversores de energia que fornecem corrente aos ímãs supercondutores serão movidos de seu local presente no túnel do LHC à superfície ou áreas subterrâneas livre de radiação e eles serão conectados aos ímãs através de um novo frio sistema alimentar. Um estudo dedicado em 2009 confirmou que as linhas de transferência eléctrica baseados no uso de MgB 2 supercondutor, que tem uma temperatura crítica de 39 K, poderia ser uma tecnologia viável e económico, trazendo várias vantagens no que diz respeito ao cabo convencional barramento Nb-Ti usado hoje para o LHC.

Na sequência da iniciativa CERN, MgB2 tecnologia de supercondutores também foi proposto por Carlo Rubbia, diretor científico do Instituto de Estudos Avançados de Sustentabilidade (IASS) em Potsdam, na Alemanha, para uma linha de transmissão inovador para transporte de longa distância de energia verde.

"MGB 2 cabos supercondutores refrigerados por hidrogênio líquido têm sido propostos para uso em linhas de transmissão de energia subterrâneos de longa distância, com estações de refrigeração criogénicos espaçadas periodicamente. Um acordo de colaboração entre o CERN e IASS foi assinado em Março de 2012 com o objetivo de comprovar a viabilidade de a tecnologia ", diz Ballarino. "O desenvolvimento teve como objetivo testar uma linha de 20 kA DC operado a 20 K (-253 ° C), que também foi convenientemente próximo à exigência CERN para alimentar os ímãs. O resultado de nossos testes é uma demonstração de que essa alta corrente cabos pode ser operado em e acima da temperatura de hidrogénio líquido, e que a respectiva tecnologia de base está agora provado ".

Mecânica Quântica

         

 

A mecânica quântica é a teoria física que obtém sucesso no estudo dos sistemas físicos cujas dimensões são próximas ou abaixo da escala atômica, tais como moléculas, átomos, elétrons, prótons e de outras partículas subatômicas, muito embora também possa descrever fenômenos macroscópicos em diversos casos.

            A Mecânica Quântica é um ramo fundamental da física com vasta aplicação. A teoria quântica fornece descrições precisas para muitos fenômenos previamente inexplicados tais como a radiação de corpo negro e as órbitas estáveis do elétron. Apesar de na maioria dos casos a Mecânica Quântica ser relevante para descrever sistemas microscópicos, os seus efeitos específicos não são somente perceptíveis em tal escala.

            Por exemplo, a explicação de fenômenos macroscópicos como a super fluidez e a supercondutividade só é possível se considerarmos que o comportamento microscópico da matéria é quântico. A quantidade característica da teoria, que determina quando ela é necessária para a descrição de um fenômeno, é a chamada constante de Planck, que tem dimensão de momento angular ou, equivalentemente, de ação.

            A mecânica quântica recebe esse nome por prever um fenômeno bastante conhecido dos físicos: a quantização. No caso dos estados ligados (por exemplo, um elétron orbitando em torno de um núcleo positivo) a Mecânica Quântica prevê que a energia (do elétron) deve ser quantizada. Este fenômeno é completamente alheio ao que prevê a teoria clássica.

            Em estados ligados, como o elétron girando ao redor do núcleo de um átomo, a energia não se troca de modo contínuo, mas sim de modo discreto (descontínuo), em transições cujas energias podem ou não ser iguais umas às outras. A ideia de que estados ligados têm níveis de energias discretas é devida a Max Planck.

            O fato de ser impossível atribuir ao mesmo tempo uma posição e um momento exatas a uma partícula, renunciando-se assim ao conceito de trajetória, vital em Mecânica Clássica. Em vez de trajetória, o movimento de partículas em Mecânica Quântica é descrito por meio de uma função de onda, que é uma função da posição da partícula e do tempo. A função de onda é interpretada por Max Born como uma medida da probabilidade de se encontrar a partícula em determinada posição e em determinado tempo. Esta interpretação é a mais aceita pelos físicos hoje, no conjunto de atribuições da Mecânica Quântica regulamentados pela Escola de Copenhagen. Para descrever a dinâmica de um sistema quântico deve-se, portanto, achar sua função de onda, e para este efeito usam-se as equações de movimento, propostas por Werner Heisenberg e Erwin Schrödinger independentemente.

            Apesar de ter sua estrutura formal basicamente pronta desde a década de 1930, a interpretação da Mecânica Quântica foi objeto de estudos por várias décadas. O principal é o problema da medição em Mecânica Quântica e sua relação com a não-localidade e causalidade. Já em 1935, Einstein, Podolski e Rosen publicaram seu Gedankenexperiment, mostrando uma aparente contradição entre localidade e o processo de Medida em Mecânica Quântica. Nos anos 60 J. S. Bell publicou uma série de relações que seriam respeitadas caso a localidade — ou pelo menos como a entendemos classicamente — ainda persistisse em sistemas quânticos. Tais condições são chamadas desigualdades de Bell e foram testadas experimentalmente por Alain Aspect, P. Grangier, Jean Dalibard em favor da Mecânica Quântica. Como seria de se esperar, tal interpretação ainda causa desconforto entre vários físicos, mas a grande parte da comunidade aceita que estados correlacionados podem violar causalidade desta forma.

            Tal revisão radical do nosso conceito de realidade foi fundamentada em explicações teóricas brilhantes para resultados experimentais que não podiam ser descritos pela teoria clássica, e que incluem:

Espectro de Radiação do Corpo negro, resolvido por Max Planck com a proposição da quantização da energia.

Explicação do experimento da dupla fenda, no qual eléctrons produzem um padrão de interferência condizente com o comportamento ondular.

Explicação por Albert Einstein do efeito fotoelétrico descoberto por Heinrich Hertz, onde propõe que a luz também se propaga em quanta , os chamados fótons.

O Efeito Compton, no qual se propõe que os fótons podem se comportar como partículas, quando sua energia for grande o bastante.

A questão do calor específico de sólidos sob baixas temperaturas, cuja discrepância foi explicada pelas teorias de Einstein e de Debye, baseadas na equipartição de energia segundo a interpretação quantizada de Planck.

A absorção ressonante e discreta de energia por gases, provada no experimento de Franck-Hertz quando submetidos a certos valores de diferença de potencial elétrico.

A explicação da estabilidade atômica e da natureza discreta das raias espectrais, graças ao modelo do átomo de Bohr, que postulava a quantização dos níveis de energia do átomo.

O desenvolvimento formal da teoria foi obra de esforços conjuntos de muitos físicos e matemáticos da época como Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Einstein, P.A.M. Dirac, Niels Bohr e John von Neumann, entre outros.

 Greiner, Walter; Müller, Berndt (1994), Quantum Mechanics Symmetries, Second Edition, cap. 2,, Springer-Verlag, p. 52, ISBN 3-540-58080-8

Ir para cima ↑ T.S. Kuhn, Black-body theory and the quantum discontinuity 1894-1912, Clarendon Press, Oxford, 1978.

Ir para cima ↑ A. Einstein, Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt (Um ponto de vista heurístico a respeito da produção e transformação da luz), Annalen der Physik 17 (1905) 132-148 (reimpresso em The collected papers of Albert Einstein, John Stachel, editor, Princeton University Press, 1989, Vol. 2, pp. 149-166, em alemão; ver também Einstein's early work on the quantum hypothesis, ibid. pp. 134-148).

Mecânica clássica

          

  A mecânica clássica se refere às três principais formulações da mecânica pré-relativística: a mecânica newtoniana, mecânica lagrangeana e a mecânica hamiltoniana. É a parte da física que analisa o movimento, as variações de energia e as forças que atuam sobre um corpo. No ensino de física, a mecânica clássica geralmente é a primeira área da física a ser lecionada. É geralmente classificada em estática, cinemática e dinâmica.

            A quantidade de problemas resolvidos a partir da mecânica clássica é grande, e isto acontece porque seus axiomas, ou princípios, são gerais. Dentre estes, os principais são:

            O espaço é absoluto, imutável, não sofrendo alteração em função da matéria; Da mesma forma que o espaço, o tempo também é absoluto, não sofrendo mudanças em função da matéria;

A velocidade de um corpo pode crescer ilimitadamente.

            O movimento de projéteis é estudado na mecânica clássica, Qualquer medida física só tem algum significado se for acompanhada da respectiva unidade e da incerteza do processo de medida.

            A importância da unidade de medida é intuitiva: um texto que se refira a uma 'velocidade de 30' está claramente incompleto se não for especificada a unidade da velocidade, como em 'velocidade de 30 km/h' ou 'velocidade de 30 m/s'.

            Já a incerteza do processo de medida é uma informação frequentemente negligenciada. Qualquer processo de medida possui uma incerteza inerente. Por exemplo, uma régua escolar é precisa até a unidade dos milímetros, e portanto qualquer medição feita com este instrumento deve ser registrada com esta informação. Ou seja, a medição efetuada com uma régua escolar tem um erro de aproximadamente 0,5 milímetros (é metade da divisão menor). Por exemplo, o comprimento de um determinado fio é 20 cm, dizemos que o seu comprimento é 20 ± 0,05 cm; logo, o comprimento exato do fio encontra-se entre 19,95 e 20,05 cm.

            O erro de medida fica cada vez menor a medida que suas unidades são divididas em mais partes. Se, com a ajuda de algum aparelho especial, um milímetro de uma régua comum for dividido em 10 partes a medição será mais exata do que apenas usando o milímetro como unidade. No entanto, isso não elimina a incerteza; apenas a diminui. A medida de uma grandeza se faz adotando-se uma medida ou convenção denominada padrão, através desta, determina-se os múltiplos e submúltiplos do padrão.

            Em cada lugar do mundo se media de diferentes formas; cada maneira de medir se chamava sistema de medida. Atualmente se usa quase no mundo inteiro o Sistema Internacional de Unidades (SI), um sistema padrão. No Brasil, o sistema utilizado é o SI,3 cada sistema de unidades tendo uma unidade padrão para cada medida.

Física Nuclear

         

   Física Nuclear é a área da física que estuda os constituintes e interações dos núcleos atômicos. As aplicações mais conhecidas da física nuclear são a geração de energia nuclear e tecnologia de armas nucleares, mas a investigação tem proporcionado aplicação em muitos campos, incluindo aqueles em medicina nuclear e ressonância magnética, implantação de íons em engenharia de materiais, e datação por radiocarbono em geologia e arqueologia.

            O campo da física de partículas evoluiu a partir da física nuclear e, normalmente, é ensinado em estreita associação com a física nuclear.

            Para extrair um elétron de um átomo, é necessária uma certa quantidade de energia. Da mesma forma, cada núcleo (próton ou nêutron) necessita também de grande quantidade de energia, que é da ordem de milhões de vezes. Por esse motivo, a física nuclear é denominada física de alta energia.

            A física nuclear tem como objeto de estudo o núcleo atômico e suas propriedades. Os núcleos possuem propriedades que podem ser classificadas como estáticas (carga, tamanho, forma, massa, energia de ligação, spin, paridade, momentos eletromagnéticos, etc.) e dinâmicas (radioatividade, estados excitados, reações nucleares, etc.)

            A história da física nuclear como uma disciplina distinta da física atômica começa com a descoberta da radioatividade por Henri Becquerel em 1896, enquanto investigava fosforescência em sais de urânio. A descoberta do electrão por J. J. Thomson um ano mais tarde, foi uma indicação de que o átomo tinha estrutura interna. Na virada do século XX, o modelo aceito do átomo era o modelo de pudim de ameixas de J. J. Thomson de que o átomo era uma grande bola carregada positivamente com pequenos elétrons carregados negativamente embutidos dentro dele. Na virada do século, os físicos também tinham descoberto três tipos de radiação que emana de átomos, que deram o nome de alfa, beta e radiação gama.

            Esta área da ciência teve início a partir da evolução do conceito científico a cerca da estrutura atômica, pois até meados do século XIX acreditáva-se que os átomos eram esferas maciças indestrutíveis e indivisíveis. Esses conceitos estavam de acordo com a teoria atômica de John Dalton.

            O início do século XX foi marcado por diversas e incríveis descobertas. Por isso, não se sabe ao certo quem descobriu o próton. A descoberta é geralmente atribuída a Rutherford, que foi também quem deu esse nome ao então conhecido núcleo do átomo de hidrogênio. Em 1919, Rutherford e seus colaboradores realizaram o sonho dos alquimistas e conseguiram experimentalmente, pela primeira vez na história, transmutar um elemento em outro.

            O experimento consistia em bombardear o gás nitrogênio com partículas alfa altamente energizadas. Como resultado, alguns núcleos de hidrogênio eram detectados, e Rutherford estava certo que eles somente poderiam ser provenientes dos núcleos dos átomos de nitrogênio. Nesse processo, o que ocorreu é que o nitrogênio era transmutado em oxigênio, através de uma reação nuclear. Então, o núcleo do nitrogênio continha núcleos de hidrogênio! Como o hidrogênio era o elemento de menor massa, Rutherford concluiu que se tratava de uma partícula elementar dos núcleos de todos os átomos: o núcleo atômico possui uma estrutura, é formado por prótons!

Entretanto, duas questões importantíssimas estavam em aberto:

1. O número de prótons em um núcleo é insuficiente para justificar sua massa. De onde viria o restante da massa?

2. Cargas de sinais opostos se atraem. Cargas de mesmo sinal se repelem. Como é possível os prótons ficarem juntos em um espaço tão pequeno como o núcleo? De acordo com a Lei de Coulomb, a força de repulsão seria descomunal.

            Quando Rutherford descobriu que o número de prótons em um núcleo suficientes para justificar sua carga não era suficiente para justificar sua massa, imediatamente sugeriu a existência de outras partículas, eletricamente neutras, no núcleo.

            Rutherford atribuiu a seu aluno James Chadwick a tarefa de descobrir essa partícula. Em 1932 , Chadwick finalmente conseguiu detectar o nêutron através do seguinte experimento:

            Em 1930, descobriu-se que bombardeando Berílio com radiação alfa, era emitida outra radiação extremamente penetrante e sem carga elétrica, semelhante à radiação gama. Posteriormente, foi descoberto que incidindo esse novo tipo de radiação em uma substância rica em hidrogênio , prótons eram emitidos.

            Em 1932, Chadwick, com seus estudos quantitativos desse e de outros experimentos, concluiu que a radiação emitida pelo Berílio era na verdade um feixe de partículas neutras com massa quase igual à do próton: Chadwick descobriu o nêutron!

            Estas propriedades são analisadas através de modelos nucleares que são baseados na mecânica quântica, relatividade e teoria quântica de campos. A descoberta de que os nucleons (protons e neutrons) são na realidade sistemas compostos, redirecionou o interesse dos físicos nucleares para a investigação dos graus de liberdade de quarks e, com isto, atualmente os domínios da pesquisa da física nuclear e da física de partículas se tornaram interligados.

Física Molecular

Física Molecular é a parte da Física que explica a estrutura molecular, as ligações químicas e as propriedades físicas que as moléculas apresentam.

            A física molecular estuda a área de espalhamento de elétrons por moléculas lineares, alguns tipos de moléculas não lineares e também alguns tipos de átomos. Ela tem com objetivo básico o estudo das leis fundamentais da física que regem o comportamento da matéria no nível molecular e suas interações com agentes externos, como os efeitos de solventes e o campo eletromagnético.

            Uma molécula é a menor constituinte de uma substância que retém as propriedades químicas. A complexidade que há na união entre moléculas, ou mesmo os átomos, trazem discussões como exemplo o átomo de hidrogênio, no qual dois se unem, porém três átomos de hidrogênio não originam qualquer ligação.

            Diante a tais questionamentos é que a física molecular vem trabalhando e acaba se dividindo em duas partes: a teórica e a experimental

            Na parte teórica, o objetivo principal é o estudo do cálculo na seção de choque na colisão entre elétrons e moléculas por impacto eletrônico e a probabilidade destes choques ocorrerem ou não.

São utilizados : para o cálculo da seção de choque no espalhamento elástico, o método variacional de Schwinger interativo completado ou não com a primeira aproximação de Bohr; para o cálculo da seção de choque no espalhamento inelástico, o método das ondas distorcidas , completado ou não com a primeira aproximação de Bohr; para o cálculo da seção de choque no espalhamento tanto elático quanto inelástico, o método das frações continuadas

            Na parte experimental dispõe-se de uma máquina calibrada para medir a fragmentação ou ionização de moléculas alvo por impacto eletrônico.

Física de plasma

            Plasma é o quarto estado físico da matéria, em que os átomos estão ionizados, e que está presente no Sol, na poeira interestelar, é ele também o responsável pelas auroras, sejam austrais ou boreais. Ele está sendo muito estudado hoje em dia com a intenção de se obter energia nuclear pelo método de fusão, pelo qual se poderia obter muito mais energia que pelos processos convencionais e também porque não utiliza materiais radioativos no seu reator, pois trabalha com átomos de núcleos leves como o hidrogênio e hélio.

            Uma manifestação da natureza, no qual o plasma aparece, é quando ocorrem os relâmpagos. Conforme expresso acima, o plasma é o 4º estado da matéria. Após a matéria se tornar um gás, aplicando-se mais energia, este ioniza-se gerando o plasma.O plasma conduz eletricidade a uma temperatura altíssima. No caso do relâmpago, ocorre a ionização do ar conduzindo eletricidade das nuvens até à terra, devido a uma diferença de potencial (ddp) entre ambos. Quando esta diferença de potencial atinge um nível que leva ao rompimento do dielétrico do ar, ocorre a ionização do ar, e, em consequência o relâmpago.

            Esta característica do Plasma, temperatura altíssima, leva a aplicações nas indústrias atualmente. Uma aplicação amplamente utilizada é a de corte de chapas metálicas,processo comumente chamado de corte a plasma. A título de esclarecimento, utiliza-se também no mercado o corte por oxicorte e o laser. O Plasma é um processo que situa-se entre ambos os processos citados.

Acústica

            A acústica é o ramo da física associado ao estudo do som. O som é um fenômeno ondulatório causado pelos mais diversos objetos e se propaga através dos diferentes estados físicos da matéria.

            Em acústica geralmente podemos dividir entre geradores de som, meios de transmissão, propagação e receptores. A acústica mensura estes meios, cria instrumentos, tabelas etc, de forma a fornecer dados necessários aos mais diversos ramos da ciência para a utilização dos sons, de seus meios de propagação e efeitos.

            Na cadeia geração e recepção acústica inclui-se o indivíduo que recebe o efeito sonoro e o evento que dá origem ao fenômeno. A acústica é considerada uma ciência que abrange diversas disciplinas e por elas é abrangida.

            A física acústica investiga a forma como a energia sonora se transmite através dos meios materiais de propagação, seus efeitos e interações com os meios sólido, líquido, gasoso e plasma.

            No espaço livre, a intensidade de energia da onda diminui na medida em que ela se afasta da fonte sonora. Quando é dobrada a distância entre a fonte e o receptor, a intensidade do som cai 6 dB em campo livre e considerando uma fonte pontual e 3 dB considerando uma fonte de linha sobre um plano refletor. Uma fonte sonora produz variações de pressão no ar, diminuindo sua densidade, comprimindo-o numa onda progressiva, cujo formato esférico se move à velocidade de 340 m/s.

            Numa sala fechada, a onda sonora é refletida várias vezes pelas paredes, teto, soalho e a intensidade fica mais ou menos invariável (exceto, junto da fonte sonora, onde é maior).

Otto von Guericke, em 1650, provou que o som não se propaga no vácuo.

Jakob I. Bernouilli e Leonhard Euler, no século XIX demonstraram que ao vibrarem hastes metálicas, foi possível determinar variações de velocidades do som em diferentes meios físicos.

Os fenômenos físicos relacionados à acústica são a ressonância e o Efeito Doppler.

Física de Particulas

            A Física de partículas é um ramo da Física que estuda os constituintes elementares da matéria e da radiação, e a interação entre eles e suas aplicações. É também chamada de Física de altas energias, porque muitas partículas elementares só podem ser criadas a energias elevadas, logo a detecção destas também é possível apenas a altas energias de aceleração. O elétron e o próton foram as únicas partículas aceleradas até os dias de hoje, outras nunca foram detectadas como o gráviton e as restantes foram detectadas através da radiação cósmica  como o méson pi e o méson mu.

            A Física de partículas, estudada pela Mecânica Quântica , busca o fundamental, o nível mais básico da matéria e da Natureza. Todo o nosso mundo visível se fundamenta nesse nível invisível das partículas elementares. Podemos chamar de partículas elementares toda a porção indivisível da matéria, como os elétrons, os fótons, os quarks e outras.

            Os gregos antigos formularam dois conceitos sobre Física de Partículas. O primeiro foi formulado por Tales de Mileto e diz respeito à eletricidade. O segundo foi formulado por Demócrito e diz que toda matéria pode ser dividida até chegar em um ponto que se encontraria a parte mais fundamental e indivisível da matéria a que Demócrito deu o nome de átomo. Ele dizia que o átomo não poderia ser criado ou destruído e que toda a matéria conhecida seria formada por diversas combinações de diferentes átomos. Suas ideias se aproximavam muito dos atuais conceitos de física atômica. As ideias de Demócrito só voltaram a ser revistas no século XIX, por Dalton. As de Tales de Mileto foram revistas a partir do século XV.

            Principais partículas e antipartículas conhecidas: Elétron, pósitron, próton, antipróton, nêutron, antinêutron, neutrino, antineutrino, Mésons (pi+, pi0, pi-, mu+, mu-, k+, k-, k0), hiperons (lambda 0, sigma +, sigma 0, sigma -) e fótons.

Elétron: Partícula mais conhecida e mais estudada, pertence a categoria de Léptons. Massa de repouso: 9,1083 x 10−31 kg, carga elétrica: − 1,602 x 10−19 C, Spin: 1/2 ħ

Pósitron: Já era previsto por Paul Dirac e sua existência foi confirmada em 1930-1940 pelo físico americano Anderson. É a antipartícula do elétron, possui massa de repouso e spin iguais aos do elétron. Carga elétrica de mesmo módulo e sinal contrário.

Próton: É um núcleon partícula que se localiza no núcleo. Também pode ser classificada como um Bárion ( tipo de partícula formada por 3 Quarks ligados por Glúons, possui massa 1836,12 vezes a massa do elétron. Mesmo spin e carga de sinal contrário.

Antipróton: Descoberto em 1955. Já se suspeitava que existissem outras antipartículas desde a descoberta do pósitron. Possui mesma massa e spin que o próton, mas carga de sinal oposto (sinal negativo).

Nêutron: Como o próton, é um nucleon e também é classificado como Bárion. Possui carga nula, massa 1836,65 vezes a massa do elétron e spin 1/2 ħ. Pode se desintegrar dando origem a um próton, um elétron e um neutrino apenas quando está livre (fora do núcleo).

Antinêutron: Possui exatamente as mesmas características do nêutron, mas organização interna diferente. Um nêutron é composto de um quark up e dois quarks down. Logo, imagina-se que o antinêutron seja formado por um antiquark up e dois antiquarks down.

Fótons: É a partícula de mediação da força eletromagnética, classificada como Bóson, são chamados de quantum do campo eletromagnético. Possui massa e carga elétrica zero e spin 1 ħ.

Grávitons: Teoricamente é a partícula mediadora da força Gravitacional, também sendo classificada como um Bóson, analogamente ao fóton, o gráviton é o quantum do campo gravitacional. Não se tem muita informação experimental sobre ele. Só existe com velocidades próximas ou iguais a c (velocidade da luz no vácuo).

Mésons: São uma classe de Hádrons quer dizer, massa média. São partículas que possuem massa entre a do elétron e a do próton. Existem oito tipos de mésons:

- Mésons pi +, - e 0, méson mu +, - , méson k+, - e 0.

Híperons: Partículas de massa maior que a do próton. Pode ser dividido em seis tipos:

- Hiperons lambda 0, hiperon sigma +, -, 0 , hiperon csi+, 0

Neutrinos: O neutrino surge da desintegração de um nêutron em próton e elétron. Possui massa menor que 0,000005 vezes a massa do elétron e até agora foram descobertos quatro tipos de neutrinos diferentes.

Glúon: é um bóson vetorial de massa nula. Há oito tipos de glúon. São partículas que intermediam a interação forte (assim como o fóton intermedia a interação eletromagnética).

Tau: é uma partícula subatômica da família dos léptons, sendo que ele é muito parecido com o elétron, ele pode ser genericamente chamado de elétron super-pesado. Sua anti-partícula é o anti-tau. Como no caso do elétron e do múon, o tau tem um neutrino associado, este é o neutrino de tau, seu tempo de vida é de cerca 2,9 × 1013.

Múon: é uma partícula elementar semi-estável com carga elétrica negativa e spin de 1/2 (férmion). Em conjunto com o elétron, o tau e seus respectivos neutrinos, é classificado como fazendo parte da família dos léptons.