Espalhamento Bhabha: Um Estudo Detalhado

Abstract

Neste artigo, vamos estudar alguns conceitos fundamentais em física de partículas através do estudo detalhado de um processo específico da Eletrodinâmica Quântica (QED): o espalhamento Bhabha em ordem dominante (Leading Order -LO). Este ocorre na interação entre um elétron e sua antipartícula, o pósitron, sendo um dos processos básicos da QED. Nossa escolha em trabalhar este processo deve-se a riqueza de detalhes proporcionada pelas duas possibilidades (canais) de interação, que servem para ilustrar o cálculo da interferência entre as possibilidades. Além disso, esse processo é utilizado para determinar a luminosidade de um determinado colisor, o que garante maior precisão nas medidas de outras grandezas relevantes para a análise das interações entre partículas. Finalmente, comparamos a predição da QED com os resultados do experimento DESY-PETRA-TASSO. Palavras-chave: física de partículas, processos elementares, eletrodinâmica quântica.In this article, we will look at some fundamental concepts in Particle Physics through the detailed study of a specific process of Quantum Electrodynamics (QED): the Bhabha scattering. It occurs in the interaction between an electron and its antiparticle, the positron, one of the basic QED processes. Our choice for work this process is due to the wealth of details provided by the two possibilities (channels) of interaction which serve to illustrate the calculation of interference between possibilities. Furthermore, this process is used to determine the luminosity of a particular collider, which ensures greater accuracy in measurements of other relevant quantities for the analysis of interactions between particles. Finally, comparing the QED prediction with the experimental results of the DESY-PETRA-TASSO experiment. Keywords: particle physics, elementary processes, quantum electrodynamics. IntroduçãoA divulgação científica de física de partículas, apesar das notícias apresentadas pela mídia nacional e internacional da descoberta do Bóson de Higgs pelo CERN, ainda não possui muitos livros em português. O que dificulta um pouco o interesse de alunos de graduação por tal tema. No entanto, há dois livros de divulgação científica, em português, de pesquisadores nesta área: "O Discreto Charme das Partículas Elementares"da Professora Maria Cristina Batoni Abdalla, destinado a pessoas leigas em física. E "O Cerne da Matéria"do Professor Rogério Rosenfeld, o qual relata toda a trajetória dos físicos e experimentos que culminaram na descoberta do Bóson de Higgs noticiada no dia 4 de Julho de 2012 pelo CERN. O livro deste professor é recomendado tanto para físicos de outras áreas quanto propriamente para pesquisadores desta área. Assim, a principal motivação deste artigo é fornecer um material em português bem como os có-digos e scripts necessários para reproduzir os valores e gráficos aqui apresentados. Por isso, direcionamos este texto para estudantes de graduação, nos primeiros anos, * Endereço de correspondência: fabio.kopp@ufrgs.br. que tenham interesse em aprofundar conhecimentos na fí...

Mecanismos de limitação da energia de raios cósmicos durante sua propagação

“…Para calcularmos tais interações temos primeiro que calcular o limiar de energia 4 . Para isto consideremos a interação de duas partículas a e b, criando duas novas partículas c e d no referencial de Laboratório 5 [18] a + b → c + d (9) onde as partículas tem massa m a e m b , e quadrimomento 6 P µ a = (E a , p a ) e P µ b = (E b , p b ).…”

“…Nosso intento, com este artigo, é proporcionar material de consulta, básico, para ingressantes na área e para interessados em compreeender alguns dos processos básicos (já explorados em trabalhos anteriores [4]) da física de partículas, ainda que não descritos pelas interações fortes.…”

“…Radiação eletromagnética gerada por partículas portadoras de carga, elétrons,e − , se movendo com velocidade relativística ao longo de trajetórias curvas 4. Na física de partículas, o limiar de energia para a produção de uma partícula é a energia cinética mínima que um par de partículas em movimento deve ter quando colidir 5.…”