Introdução ao Modelo Padrão (Standard Model) 3ª Aula Augusto Barroso 1 Qual é a Teoria? • São Teorias Quânticas de Campo • Teoria Electrofraca – Unificação do Electromagnetismo (Electrodinâmica Quântica) com a Interacção Fraca. • Teoria Forte (Cromodinâmica Quântica). 2 Gravidade versus Electromagnetismo • Gravitoestática mm F G 2 r F mg m 4 G 2 • Electroestática 1 qq F 2 4 0 r F qE qV V 2 1 0 3 Electromagnetismo • Uma carga cria um campo eléctrico r 1 q E r 3 4 0 r • Mas, para um observador em movimento existe uma corrente eléctrica. Logo temos também um campo magnético. • Temos: E (t , x, y, z ) B(t , x, y, z ) 4 Electromagnetismo 2 • As equações que traduzem a Dinâmica do Campo electromagnético são: .E .B 0 E B j t B E 0 t 5 Electromagnetismo 2’ • O campo Eléctrico e o campo Magnético são derivadas de uma quantidade que tem 4 componentes ( A0 , A1, A2 , A3 ) a que chamamos campo electromagnético. A E A t B A 0 6 • A electrodinâmica quântica é uma teoria quântica de campo que descreve a interacção de electrões com o campo electromagnético. • O campo electromagnético é descrito pelo campo A • Os electrões (e as suas antipartículas) são descritos por uma campo 7 • A dinâmica dos electrões livres é dada pela equação de Dirac. (i m) 0 • Do mesmo modo que a dinâmica dos fotões livres é dada pela equação de Maxwell (sem fontes). F 0 8 • Campos Livres F 0 • Soluções G (t , x; t , x) (i m) 0 S (t , x; t , x) 9 • No caso geral as equações ficam acopladas: F e (i m) e A 10 • As equações derivam de um princípio de mínimo. S d xL( , A, , A) 4 • Com a densidade Lagrangeana dada por 1 L (i m) F F e A 4 • Vértice 11 • Podemos resolver a teoria iterativamente • Exemplo: dispersão e e. • Dispersão e – fotão 12 A interacção Electromagnética Dois electrões interagem porque permutam entre si fotões 13 Cromodinâmica • Cada um dos quarks é de facto uma matriz que corresponde às três cores qR q B qY • Cada gluão tem cor e anti-cor. Exemplo RB 14 A interacção Forte Dois quarks interagem porque permutam entre si gluões 15 Interacção Electrofraca • Os campos agora também são matrizes. u c t d L s L b L e e L L L • A razão para só termos a chiralidade esquerda é a violação da Paridade. 16 As Interacções Fracas Violam P, Violam C mas parecem conservar CP Paridade C C Paridade L R As transições a vermelho não ocorrem . Só ocorrem as que estão a preto. 17 A interacção Fraca Um electrão e um neutrino interagem porque permutam entre si W- Ou permutam um Z 18 E o Bosão de Higgs? • Chiralidade: s L p s R p • Uma partícula de spin 1 sem massa (exemplo: o fotão) só tem dois estados de polarização. • Mas se tiver massa tem que ter 3 estados de polarização. 19 Higgs 2 • Para que o W+, W- e o Z tenham massa precisamos de fabricar as suas respectivas componentes longitudinais. • Para isso introduzimos mais um dubleto de campos Complexos: 0 • Temos 4 graus de liberdade (2x2)mas só precisamos de 3. • O que sobra é o Bosão de Higgs! 20 FIM 21