A Avaliação de Física Contemporânea

                                                                                                           UFMT – Polo de Barra do Garças[pic 1][pic 2]

Avaliação de Física Contemporânea (2020-2)

Quarks, Léptons e o Big Bang - Perguntas

Nome do Aluno: Jefferson Margraf Lopes

Nome do Professor: Adellane Araújo Souza

Data: 18 de janeiro de 2021

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1) A Figura 44-8 mostra as trajetórias de duas partículas que se movem om a mesma velocidade constante de um campo magnético uniforme. As partículas têm cargas de mesmo valor absoluto e sinais opostos? [pic 4] a) Que trajetória corresponde à partícula de maior massa? Pártícula lança perpendicularmente ao campo magnético: o ângulo entre  e será , como  , temos: [pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9] O movimento executado pela partícula é circular e uniforme, e o raio da trajetória é obtido pela seguinte fórmula: [pic 10] Sabemos que:   e   e  [pic 11][pic 12] Igualando as expressões temos: [pic 13] [pic 14] Resposta: Pela equação achada temos que a massa é inversamente ao raio, logo quanto maior a massa terá o menor raio, portanto a partícula 1 tem a maior massa. b) Se o campo magnético aponta para dentro do papel, a partícula de maior massa rem carga positiva ou negativa?

Resposta: Como o campo magnético aponta para o dentro do papel a carga positiva está no sentido anti-horário, logo a partícula de maior massa como ela está no sentido horário ela será negativa.

2) O decaimento  respeita a lei de conservação:[pic 15] Lambda (Bárion)   Próton (Bárion) + Káon Menos (Mésons)[pic 16] a) de carga elétrica? Sabemos que:  [pic 17] [pic 18] [pic 19] [pic 20] Resposta: Como temos uma igualdade a carga é conservada. b) do spin? Sabemos que momento angular do spin: o Próton, o Antipróton, a Lambda, a Sigma e o Eletrón são férmios com [pic 21] [pic 22] [pic 23] [pic 24] Resposta: Como temos uma igualdade o momento angular de spin é conservado. c) da estranheza? Sabemos que:  [pic 25] [pic 26] [pic 27] Resposta: Como temos uma igualdade a estranheza é conservada. d) a energia de repouso da partícula  é suficiente para criar os produtos de decaimento?[pic 28] Sabemos que a energia de repouso é: [pic 29] [pic 30] [pic 31] A energia de repouso é menor que a energia de repouso depois do decaimento Resposta: A energia não é conservada.

3) Não só as partículas, como o elétron e o píon, mas também os sistemas de partículas, como os átomos e as moléculas, podem ser classificados como férmions ou bósons, dependendo do valor do número quântico de spin associado ao sistema. Considere os isótopos de hélio 3He e 4He. Qual das seguintes afirmações está correta? a) Ambos são férmicos? b) Ambos são bósons? c) O 4He é um férmion e o 3He é um bóson? d) O 3He é um férmion e o 4He é um bóson? (Os dois elétrons do hélio formam uma camada completa e não precisam ser considerados)

Resposta: A afirmação correta é a (d). Os gases 3He e 4He representam dois tipos diferentes de partículas, o primeiro é um férmion e o segundo um bósons.                    Em 1954, F. London descreveu a que abaixo de uma temperatura crítica (𝑇𝐶 ∼ 2.7 K) uma parcela macroscópica dos átomos de 4He, que se comportam como bósons, condensaria num mesmo estado de partícula única, ou seja, formaria um condensado de Bose-Einstein (BEC - Bose-Einstein condensate).                   Em 1957, Bardeen, Cooper e Schrieffer descreveram, do que conhecemos hoje por teoria BCS, a existência de um mecanismo equivalente nos átomos de um líquido de 3He, que se comporta como um férmion de spin 1/2.

4) Qual dos oito píons da Fig 44-2b possui a menor energia cinética? Dados: [pic 32] [pic 33]

Resposta: No momento 1, foram produzidas 8 partículas, sendo  gerando uma de aproximadamente  para ser dividido entre as oito partículas, neste momento todas as partículas têm a mesma energia cinética.[pic 34][pic 35]  [pic 36] Temos a equação da energia total [pic 37]  [pic 38]  [pic 39] [pic 40]  para 8 partículas[pic 41] para cada partícula[pic 42]                     No momento 2, após uma vida média  um Píon Mais ( decai para um Antimúon e um Neutrino  [pic 43][pic 44][pic 45][pic 46] Temos a equação da energia total [pic 47] [pic 48] [pic 49] [pic 50] Resposta: Como na figura só dos Píon decaiu no momento 2, a energia cinética dele é menor.

5) Um elétron não pode decair em dois neutrinos. Quais das seguintes leis de conservação seriam violadas se isso acontecesse: Dados: Elétron (Lépton)   Neutrino do Elétron (Lépton) + Neutrino do Elétron (Lépton)[pic 51] [pic 52] a) da energia; Sabemos que a energia de repouso é: [pic 53] [pic 54] [pic 55] A energia de repouso é maior que a energia de repouso depois do decaimento Resposta: A energia é conservada. b) do momento angular: Sabemos que momento angular do spin: o Próton, o Antipróton, a Lambda, a Sigma e o Eletrón são férmios com [pic 56] [pic 57] [pic 58] [pic 59] Resposta: Como não temos uma igualdade o momento angular de spin não é conservado. c) da carga; Sabemos que:  [pic 60] [pic 61] [pic 62] [pic 63] Resposta: Como não temos uma igualdade a carga não é conservada. d) do número leptônico; Sabemos que: o número leptônico eletrônico  para o elétron e para o neutrino do elétron,   para o antielétron e para o antineutrino do elétron e para todas as outras partículas.[pic 64][pic 65][pic 66] [pic 67] [pic 68] [pic 69] [pic 70] Resposta: Como não temos uma igualdade o número leptônico eletrônico não é conservado. e) do momento linear; [pic 71] [pic 72]  [pic 73] Resposta: Como o elétron está estacionário, com momento linear nulo, e os dois neutrinos tem momento de mesmo módulo e sentidos opostos, significa que o momento linear é conservado. f) do número bariônico? Sabemos que o número bariônico:   para todos os bárions,  para todos os antibárions e para todas as outras partículas.[pic 74][pic 75][pic 76] [pic 77] [pic 78] [pic 79]

Resposta: Como temos uma igualdade o número bariônico é conservado.

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