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European Particle Physics Outreach Group Masterclass 2009 Masterclass 2009 Marcia Begalli & Vitor Oguri LISHEP 2009, Sessão A, 15/01/09

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Page 1: European Particle Physics Outreach Group Masterclass 2009 Marcia Begalli & Vitor Oguri LISHEP 2009, Sessão A, 15/01/09

European Particle Physics Outreach Group

Masterclass 2009Masterclass 2009Marcia Begalli & Vitor Oguri

LISHEP 2009, Sessão A, 15/01/09

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O Masterclass é um evento promovido pelo CERN para alunos de 2o grau e iniciantes do curso de graduação, ou seja, em sua maioria adolescentes, bem como para seus professores.

Dias especiais são dedicados aos Professores de Física.

MasterclassMasterclass

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MasterclassMasterclass

Consiste em explicar aos interessados a Física de Altas Energias,de forma introdutória, levando-os a analisar eventos reais registradospor 2 experimentos realizados no CERN, DELPHI e OPAL.

Esses experimentos tomaram dados no período entre 1989 e 2000,resultantes de colisões elétron-pósitron.

São dois dos quatro experimentos que operavam no acelerador LEP,o acelerador de elétrons e pósitrons que estava no túnel onde hojese localiza o LHC.

DELPHI e OPAL ainda são experimentos ativos, apesar de não haver mais a tomada de dados, a análise dos dados obtidos e a publicaçãodos resultados ainda continua.

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MasterclassMasterclass

O LEP (Large Electron Positron)É o mesmo túnel onde hoje está o LHC

Esquema da posição dos 4 experimentos no LEP:ALEPH, DELPHI, L3, OPAL

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No início dos anos 90, Erik Johanson, da universidade de Estocolmo, desenvolveu o Hands on CERN, um curso para a graduação em Física onde os alunos analisavam os eventos do DELPHI.

Há 8 (10) anos o Reino Unido iniciou atividades envolvendo Física de Altas

Energias para alunos do último ano do 20 grau e seus professores, chamadas

de UK Masterclasses.

Desde 2005, o Ano Internacional da Física, o Masterclass tornou-se um evento de toda a Comunidade Européia sob a coordenação do EPPOG.

EPPOG (European Particle Physics Outreach Group) é o grupo criado para a divulgação de Física de Altas Energias nos países membros do CERN.

Desde 2008 o Brasil faz parte desse evento, com as participações da UERJ, no Rio de Janeiro, e do SPRACE, em São Paulo.

Atualmente, 22 países participam do Masterclass.

Um breve histórico

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No CERN : 1 dia inteiro de colóquios e atividade experimental Oferece almoço e “coffee breaks”. Ao final do dia, reunião com outros institutos participantes, de diversos países.

Em São Paulo : meio-dia + meio-dia de atividades (colóquios e experimental) devido ao fuso horário em relação ao CERN.

No Rio : reuniões semanais, duração de tempo livre. reunião com o CERN e os outros institutos usando video-conferencia no dia estabelecido.

Organização das Atividades

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Atividades

Palestras introdutórias sobre Física das Partículas Elementares.

Perguntas, discussões e dúvidas antes, durante, depois, sempre.

Internet indispensável.

Palestras sobre os dados a serem utilizados, bem como sobre o experimento onde foram obtidos.

Análise dos eventos e discussão dos resultados obtidos.

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Organização

O elemento principal do Masterclass é a reunião com video-conferênciaenvolvendo o CERN e outros institutos participantes. Dado o grandenúmero de universidades envolvidas, tal atividade é desenvolvida em vários dias, neste ano será no período 16.03.09-03.04.09.

O número de institutos participantes por dia varia entre 5 e 80, que é o máximo de conecções que o EVO (programa utilizado para video-conferência) suporta.

Este ano, a UERJ participará desta reunião no dia 31 de março. São Paulo participará no dia 19 de março.

Essa reunião pode ser conjunta, alunos e professores, ou pode-se requisitar um dia especial para os professores.

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Organização

Ao final da reunião, cada grupo decide qual foi o melhorparticipante, que recebe um prêmio do CERN.

Premiados UERJ, 2008 : Marília Ramos (aluna) Rafael A. B. Oneto (professor)

Para todos os participantes é dado um CD onde constam todo o Conteúdo de todas as páginas na internet relativas ao Masterclass. Esse CD é produzido pelo CERN.

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Toda informação sobre o Masterclass pode ser encontradana internet.

Várias informações sobre Física de Altas Energias podemser encontradas nos links das páginas do Masterclass.

Dado o carácter internacional do evento, essas informaçõessão dadas em várias linguas.

Não é necessário saber inglês para participar do Masterclass !

                              

                              

                              

                              A Internet

http://www.physicsmasterclasses.org/mc.htm

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                              O experimento http://www.cern.ch/Delphi

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                              DELPHI

Por que o experimento DELPHI?

A UERJ é uma das instituições participantes do DELPHI.

M. Begalli (UERJ), L. M. Mundim (UERJ) e M. E. Pol (CBPF) ainda fazem parte do experimento.

Delphi é um experimento multipropósito, ou seja, foi construídopara estudar vários tópicos em Física de Altas Energias.

Opal também. Na verdade, os 4 experimentos do LEP tinham essacaracterística, diferenciando-se nas técnicas utilizadas para adetecção dos eventos.

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                              DELPHI

Tópicos que podem ser estudados no Masterclass: Z0, Z0 + WW, Z0 + alpha_s, Z0 + LHC

Escolhemos Z0.

Os outros tópicos podem ser desenvolvidos ao longo do anoe discutidos na video-conferência do ano seguinte, se assimse desejar.

O Masterclass é uma atividade que pode ser desenvolvida durante o ano todo dentro de cada instituição.

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                              O que é o Z0?

Do conhecimento que temos atualmente, a matéria é formada por átomos, que possuem um núcleo (formado por prótons e neutrons) rodeado por elétrons. Esses prótons e neutrons são, por sua vez, formados por quarks.

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                              O que é o Z0?

Existem 6 quarks e 6 léptons, organizados em 3 famílias cada.

Léptons podem ter carga elétrica ou serem neutros (neutrinos).

Quarks possuem carga elétrica fracionária.

A interação entre quarks, entre léptons e entre quarks e léptons se dá através de mediadores.

O Z0 é um desses mediadores, neutro eletricamente. Outro mediador é o W, que possui carga elétrica, e participa do mesmo tipo de interações que o Z0.

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Um dos primeiros eventos onde foi detectado um bóson intermediário, neste caso o W. Experimento UA1, CERN.

Bósons Intermediários: Z0 e W

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Mesmo evento que o anterior, agora tratado com software específico, mostrando agora a quantidade de energia depositada no detector.

Bósons Intermediários: Z0 e W

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Z0:s e W:s são produzidos nas colisões elétron-pósitron, vivem muito pouco e decaem em outras partículas.

Z0:s e W:s também podem ser produzidos em colisões próton-antipróton ou próton-próton, desde que haja energia suficiente para tal.

Z0:s sempre decaem em um par partícula-antipartícula (e+ e-, q-qbar, etc…)

W:s decaem no par que forma uma mesma família.Todos os eventos analizados foram registrados em colisões e+ e- com energia de centro de massa de 91,2 GeV, a massa do Z0.

Bósons Intermediários: Z0 e W

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e+ e- --> e+ e- r0039265e0004754, barrel

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e+ e- --> Mu+ Mu-r0026154e0001417, barrel

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e+ e- --> Tau+ Tau- r0046448e0000596, Mu- vs e+

e+ e- --> Tau+ Tau- r0023438e0000581, Mu- vs (3Pi Pi0)

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e+ e- --> q qbar, 2 jatos r0039265e0004479, com V0

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                              •

•e+ e- --> q-qbar •r0026154e0000567, 3 jatos

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e+ e- --> q-qbar r0026154e0002327, mais de 3 jatos, eventos com muitas partículas

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http://www.physicsmasterclasses.org/physics/physics_hoc.htm

Os eventos que serão analisados podem ser encontrados em:

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2 bósons Z0 produzidos no mesmo evento.ECM 206,8 GeV

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Imagens podem ser encontradas no site:http://www.dkimages.com/discover/Home/Science/Astronomy-and-Space-Science/The-Universe/Big-Bang/General/index.html

Algumas pinturas inspiradas pelo aprendizado em Física de Partículas

Influência

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Particle Soup. By Luciano Corbella (c) Dorling KindersleyAn artwork array of, Gluons, Neutrino, X boson, Higgs boson, Photon, Particle, Graviton, Quark, WIMPs, Leptons, W and Z bosons, Magnetic monpole, Cosmic string and Primordial black hole.

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An artists impression of the big bang. By Julie Anderson (c) Dorling Kindersley

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                              Conclusão

O Materclass é uma atividade em movimento, não se resume somenteà renião agendada anualmente com o CERN.

Seu formato se adapta a cada grupo de alunos, professores e interessados em geral.

Existe muito trabalho a ser desenvolvido, seja nas traduções para o português, seja no desenvolvimento de material de divulgação, sejana proposta de novas atividades.

TODOS são muito bem vindos!TODOS são muito bem vindos!

escreva para: [email protected] [email protected]