The
was discovered in 1983 at CERN, using proton/antiproton scattering:
where
represents one or more particles. What is the most likely
, for this process? Draw a Feynman diagram for your reaction, and explain why your
is more probable than the various alternatives.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você me passou um exercício sobre a descoberta do bóson
no CERN, usando a colisão entre prótons e antiprótons. A questão pede para a gente descobrir qual é a partícula
mais provável nesse processo
, além de desenhar um diagrama de Feynman e explicar por que essa
é mais provável que outras alternativas. Vamos usar conceitos de física de partículas, como interações elementares e conservação de cargas, pra resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que está acontecendo na reação
. Temos um próton (
) colidindo com um antipróton (
). Quando essas partículas se chocam com bastante energia, podem se transformar em outras partículas, como o
, que é um dos bosons carregados responsáveis pelas interações fracas.
Passo 3
Agora, precisamos descobrir qual é a partícula
mais provável que acompanha o
nessa reação. Para isso, vamos pensar nas partículas que podem ser produzidas junto com o
mantendo as leis de conservação, como conservação de carga, momento e outras quantidades.
Passo 4
Sabemos que o próton é composto por dois quarks “up” (
) e um quark “down” (
), ou seja,
. O antipróton, sendo a antipartícula do próton, é composto por dois anti-quarks “up” (
) e um anti-quark “down” (
), ou seja,
.
Passo 5
Quando o próton e o antipróton colidem, seus quarks e anti-quarks interagem. Uma das possibilidades é que um quark “up” (
) do próton e um anti-quark “down” (
) do antipróton se aniquilem para formar o
. Isso deixa os outros quarks e anti-quarks para formar a partícula
.
Passo 6
Após a aniquilação
, restam um quark “up” (
) e um anti-quark “up” (
). A combinação
pode formar um méson como o píon neutro (
), que é uma opção comum.
Passo 7
Então, a partícula
mais provável nesse processo é o píon neutro (
). Essa escolha é baseada na facilidade de formação a partir dos quarks residuais e na conservação das leis de interação.
Passo 8
Agora, vamos falar sobre o diagrama de Feynman para essa reação. Imagine um próton e um antipróton se aproximando. Um dos quarks “up” do próton e um anti-quark “down” do antipróton trocam uma linha interna que representa o
. Após essa troca, o
é emitido, e os quarks restantes (um “up” e um anti-“up”) formam o
.
Passo 9
Por que o
é mais provável do que outras partículas
? Porque a formação do
respeita as leis de conservação e envolve a menor quantidade de energia possível. Outras alternativas poderiam envolver partículas mais pesadas ou processos menos prováveis, tornando o
a escolha mais favorável.
Resposta
A partícula
mais provável nesse processo é o píon neutro (
). O diagrama de Feynman envolve a aniquilação de um quark “up” e um anti-quark “down” formando o
, enquanto os quarks remanescentes se combinam para formar o
. Essa configuração é mais provável porque respeita as leis de conservação e utiliza as partículas mais leves e estáveis possíveis.
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Dê o valor dos coeficientes estequiométricos e escreva a condição de equilíbrio químico para as reações representadas pelas equações abaixo:
Draw possible Feynman diagrams for the following processes:
What interactions are involved? (Both these decays have been observed, by the way.)
What interactions are involved? (Both these decays have been observed, by the way.)
Admita que na reação
ocorrendo em um sistema fechado existam inicialmente
de
e
de
. Se em um determinado instante da reação, existem presentes 7,50 mol de
, qual o valor de
nesse instante?
Julgue as alternativas como verdadeiras ou falsas. Justifique as alternativas falsas. O estado padrão de um gás ideal em uma mistura de gases ideais é o gás ideal puro, na pressão de 1 atm e na mesma temperatura da mistura.