História da Física 2003/2004

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Objectivos gerais

Compreender evolução histórica da teoria atomista;

Compreender como se chegou ao modelo hoje aceite para a explicação da

constituição da matéria

Conhecer e compreender as partículas elementares da matéria.

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Cronologia…

400 ^a.C. A primeira teoria atómica avançada Leucipe e Demócrito;

1662 A lei estabelecida por Robert Boyle que fornece o comportamentos dos gases;

1808 A teoria atómica apresentada por Dalton;

1897 Joseph Thomson descobre o electrão;

1900 Teoria quântica proposta por Max Planck;

1911 Rutherford descobre o núcleo do átomo;

1913 A teoria átomica apresentada por Niels Bohr;

1930 Wolfgang Pauli descobre o neutrino;

Tempo Tempo

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1932 James Chadwick descobre o Neutrão;

Carl Anderson descobre o positrão;

1935 Hideki Yukama propõe o mesão e a força de interacção forte;

• Lawrense desenvolve o ciclotrão;

1956 Fred Reines detecta o Neutrão experimentalmente;

1963 Gell – Mann propõe o Quark;

Modelo satndard

Tempo Tempo

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Grécia Antiga

Escola Pitagórica

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Escola Jónica

Leucipo (c. 430 a.C.)

e Demócrito (c. 460–371 a.C.)

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Escola Ateniense Platão e

Aristóteles

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Robert Boyle (1627–1691)

Em 1666 Publica :A Origem das Formas e Qualidades,. Defende a teoria atómica;

Afirma que qualquer combinação química é o resultado de uma reacção entre partículas

elementares.

Define elemento químico

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Dalton (1766-1844 )

Afirmava:

Matéria é constituída por partículas indivisíveis Considerava que os átomos não seriam alterados pelas reacções químicas

Associa cada tipo de átomo a um determinado elemento químico.

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Descoberta do electrão - Thomson

Os Raios catódicos – estudou a passagem de

corrente eléctrica por um gás no interior de um tubo de vidro, que continha duas peças

metálicas, uma positiva e outra negativa.

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1º Modelo a ser proposto

Pudim de Passas

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Agora a pergunta que surgia no meio dos estudiosos era relativamente à maneira de como estão dispostos e integrados os electrões no átomo!

Século XIX

Rutherford - 1911

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Experiência de Rutherford que

permitiu postular o conceito do núcleo

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1908 - 1911

Modelo Planetário proposto por

Rutherford

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Falhas do modelo de Rutherford

1º

2º

Pelo facto de electrão colapsar com o núcleo, verificar-se-ia uma emissão contínua de radiação, o que seria contrário à verificação experimental de que os átomos apresentam espectros de emissão discretos – série de Balmer.

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Teoria de Plank

Teoria de Plank, esta baseou- se no estudo da radiação que um

corpo negro emitia. Este supôs que o átomo emitia radiação em “pacotes”, que denominou de quantum.

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Bohr - 1913

Objectivo: explicar a

fórmula empírica de Balmer

1º Postulado: Bohr admitiu que, tanto a lei de Coulomb como as leis de Newton são ainda aplicáveis no domínio atómico. Assim o electrão mover-se-á numa orbita circular à volta do núcleo sendo a força central a responsável pelo movimento;

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2º Postulado: postulado da quantificação das órbitas

3º Postulado: nas órbitas permitidas não há radiação de energia electromagnética. Deste

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4º Postulado: Bohr admitiu que só há lugar à emissão de radiação quando, sob o efeito de uma perturbação, o electrão é transferido entre duas órbitas estacionárias.

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1930

Wolfgang Pauli

Decaimento Beta- deveria haver emissão de uma outra

partícula, com carga nula e massa muito pequena

1933

^Fermi

Captou a ideia de Pauli e chamou a

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James Chadwick, em 1932

Descobre o neutrão

Prémio Nobel da Fisica em 1935 por esta descoberta

Fred Reines, em 1956

Detecta o neutrão experimentalmente Recebe Prémio Nobel em 1995 por este acontecimento

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Lawrence

Desenvolve o ciclotrão

Instrumento que lhe permite acelerar átomos carregados a altas velocidades

Ganha o prémio Nobel da Fsica

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Antipartículas

Carl Anderson descobre o positrão em 1932 ao examinar trajectórias das partículas semelhantes ao electrão, de carga positiva numa câmara de névoa.

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Mesão e força de interacção forte

Hideki Yukawa, em 1935

Qual a força que mantém o átomo unido?

Então propôs uma nova partícula,

cuja troca entre os nucleões no Mesão questiona-se

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Carl Anderson

descobriu uma

partícula com uma massa muito maior que a do electrão e que interagia muito pouco com a matéria não podendo ser a mensageira da força forte.

Cecil Frank Powel

^e

Giuseppe Occhialini

descobriram a existência de

dois mesões com massas diferentes o muão e o mesão pi

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Quark

Murray Gell-Manm e

George Zweig propuseram uma substrutura mais elementar

das partículas – o Quark

Podemos identificar três variedades Gell-Manm recebeu o Nobel por esta teoria em 1969

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Modelo Standad

Após a ideia dos quarks, percebeu-se que certas partículas tinham composições de quarks que

violavam o principio de exclusão de Pauli

A Cor (vermelho, verde e azul)

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Famílias de partículas

Hadrões – partículas que interagem pelas forças fortes

Mesões – massa intermédia e spin nulo ou inteiro (0 ou 1)

Bariões – massa igual ou superior à massa dos protões e spin fraccionário(1/2 ou

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Leptões

partículas sensíveis às interacções fracas, são as mais leves da família do positrão e do

electrão. Não têm estrutura e têm

spin 1/2

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Carl Rubia

recebeu prémio nobel em 1984

descoberta das partículas W^+- e Z⁰ (são as partículas mensageiras das

forças nucleares fracas)

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FIM!!!

Trabalho Realizado por:

Ana Raquel Almeida Isabel Santos

Sandra Vales

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Quark:

Mão dissolvida em quark