8 - Instrumentação em Física de Partículas I

Resumo:

O entendimento da natureza do ponto de vista microscópico é um processo desafiador do ponto de vista experimental, que vem se desenvolvendo desde os gregos com o conceito do atomismo. O envolvimento de escalas de energia extremamente altas tanto para a criação de estruturas mais pesadas, como para acessar pequenas dimensões, além da necessidade de acumular grandes quantidades de dados para viabilizar a descoberta de processos raros, teve como consequência a criação de grandes colaborações internacionais compostas por vários laboratórios, cada um com tarefas específicas dentro do projeto científico. Apresentaremos teoria e prática da física dos detectores de partículas e radiações, instrumentos indispensáveis à exploração do mundo subatómico, seja nos laboratórios onde se fazem colisões, seja em experimentos que se utilizam de raios cósmicos. Discutiremos os princípios físicos da interação da radiação com a matéria, o histórico do desenvolvimento dos detectores, princípios de funcionamento de detectores de partículas neutras, carregadas e de radiações, bem como outras aplicações tecnológicas. Os alunos terão acesso a demonstrações de diversas técnicas de detecção e da respectiva aquisição de dados. O módulo realizará medidas de coincidência, energia de partículas com detetor Cherenkov de água e trajetografia de múons cósmicos, utilizando detectores a gás da tecnologia RPC (Resistive-Plate-chamber). Neste módulo os alunos terão formação inicial de HDL (Hardware Description Language), a fim de desenvolverem um pequeno sistema embarcado em FPGA, para medida de fluxo/trajetória de múons e energia depositada por raios cósmicos. E respectivas simulações e análises de dados utilizando o Geant4 e Root.