Grande Colisor de Hádrons

Introdução O Grande Colisor de Hádrons (em inglês: Large Hadron Collider - LHC) do CERN, é o maior acelerador de partículas e o de maior energia existente do mundo. Seu principal objetivo é obter dados sobre colisões de feixes de partículas, tanto de prótons a uma energia de 7 TeV (1,12 microjoules) por partícula, ou núcleos de chumbo a energia de 574 TeV (92,0 microjoules) por núcleo. O laboratório localiza-se em um túnel de 27 km de circunferência, bem como a 175 metros abaixo do nível do solo na fronteira franco-suíça,

próximo a Genebra, Suíça. Um dos principais objetivos do LHC é tentar explicar a origem da massa das partículas elementares e encontrar outras dimensões do espaço, entre outras coisas. Uma dessas experiências envolve a partícula bóson de Higgs. Caso a teoria dos campos de Higgs estiver correta, ela será descoberta pelo LHC. Procura-se também a existência da supersimetria. Experiências que investigam a massa e a fraqueza da gravidade serão um equipamento toroidal do LHC e do Solenoide de Múon Compacto (CMS). Elas irão envolver aproximadamente 2 mil físicos de 35 países e dois laboratórios autónomos — o JINR (Joint Institute for Nuclear Research) e o CERN. Com base nessas informações podemos desenvolver nossos conhecimentos de Física para estudar o movimento de alguns feixes de partículas do acelerador LHC. Etapa 1 Fm= Força Magnética Passo 1: Nessas condições, desenhe no esquema o diagrama das força que atuam sobre o próton. P Fe= Força Elétrica Fg= Força Gravitacional Passo 2: Suponha que seja aplicada uma Força Elétrica Fe= 1,00 N sobre o feixe de prótons. FE = 1N N = 1,10 PROTONS MP = 1,67 x (–10 g) = 1,67 x 10 kg (N) = mx a 1 = 1,67x 10x 1,10 a 1 = 1,67x

10 a A= 1/ 1,67x10 0,599x10= a A = 5,99 x 10 m/s Passo 3: Se ao invés de prótons, fosse acelerados núcleos de chumbo, que possuem uma massa 207 vezes maior que a massa dos prótons. Determinar qual seria a força elétrica Fe necessária para que os núcleos adquirissem o mesmo valor de aceleração dos prótons. R = m.a FE = 207 x 1,67 x 10 x 10 x 5,99 x 10 - 1 N FE = 2070,68 x 10 2 N FE = 2070,68 = 207,068 n = 2,07068 x 10 Passo 4 r = 4,3 km F centrípeta= V_2r FM = 5 N R = m. a FCP =m. Acp FCP = MV 2 R 5 = 1,67 x 10 x 10 x V2 x 4300 5 x 2 x 4300 = V 1,67 x 10 V = 25.748,5 x 10 V = 25748,5 x 10 V = 160,46 x 10 m/s V = 1,6046 x 10 m/s Leis de Newton: 1.conceito e força, equilíbrio de pontos materiais e dinâmicas de pontos materiais. Na Etapa 1 mostramos um próton que voa acelerado pela força elétrica Fe no interior do LI-IC, numa região do anel em que pode ser aproximado de um tubo retilíneo, onde nessa região o único desvio de trajetória é a força gravitacional (Fg), e equilibrada a cada instante por uma força magnética (Fm) aplicada ao próton. Etapa 2 Passo 1 Determine qual é a força de atrito FA total que o ar que o cientista deixou no

tubo aplica sobre os prótons do feixe, sabendo que a força elétrica Fe (sobre todos os 1 x 1015 prótons) continua tendo valor de 1,00 N. Passo: 1 T = 20 ns = 20 x 10 s S = 10 m S = So + Vt + At 10 = 0 + 0T + At (20. 10) 20 = a 400 x 10 2 x 10 = a 40 a = 0,05 x 10 = 5x10 m/s Fe = 1 n N = 10 p FA 0 FE Fr = m x a Fe-Fa = 1,67 x 10 x 10 x 5 x 10 1 – FA = 8,35 x 10 = 8,35 = 0,0835 100 1 – 0,0835 = FA FA = 0,92 n

Passo 2 Quando percebe o erro, o cientista liga as bombas para fazer vácuo. Com isso ele consegue garantir que a força de atrito FA seja reduzida para um terço do valor inicial. Nesse caso, determine qual é a leitura de aceleração que o cientista vê em seu equipamento de medição. FA = 0,92/3 = 0,31 n R = m x a Fe - Fa

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