4 - 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. Em particular, desde o final do século XIX, com a descoberta do elétron por J. Thompson e do núcleo atômico por Rutherford, a Física de partículas vem evoluindo em ritmo exponencial em grande medida retroalimentada pela instrumentação criada para suprir os próprios desafios. Como fruto da parceria entre a física experimental e teórica temos atualmente um modelo consistente e baseado em princípios simples de simetria, que explica as interações fundamentais em termos de 2 categorias de partículas elementares, quarks e leptons, e de 3 campos de calibre, força eletromagnética, fraca e forte. 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 subatômico, seja nos laboratórios onde se fazem colisões controladas, 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 e os princípios de funcionamento de detectores de partículas. A ÊNFASE DESTE MÓDULO será em cintiladores e as partículas envolvidas os raios cósmicos. Os alunos terão acesso a demonstrações de técnicas de detecção e da aquisição de dados em formato NIM e VME. Realizarão (i) medidas do fluxo de partículas cósmicas por duas técnicas diferentes, com os mesmos tipos de cintiladores plásticos utilizados recentemente em projeto de estudos climáticos na Antártica, (ii) medirão a vida-média do múon utilizando dois tipos de cintiladores, e.g líquido e plástico, (iii) montarão um pequeno detector de partículas a base de cintiladores com leitura realizada por fotomultiplicadores de Silício e onde as etapas do processo de aquisição de sinais - eletrônica de front-end, dispositivos lógico-programável e micro-controladores - serão demonstradas através de ensaios experimentais.