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A Avaliação de Física Contemporânea

Por:   •  28/6/2021  •  Trabalho acadêmico  •  1.920 Palavras (8 Páginas)  •  206 Visualizações

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                                                                                                           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

[pic 3]

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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