(UNICAMP - 2009 - 2 FASE - Questo 10)A Fsica de Pa

(UNICAMP - 2009 - 2 FASE - Questão 10)

A Física de Partículas nasceu com a descoberta do elétron, em 1897. Em seguida foram descobertos o próton, o nêutron e várias outras partículas, dentre elas o píon, em 1947, com a participação do brasileiro César Lattes.

a) Num experimento similar ao que levou à descoberta do nêutron, em 1932, um nêutron de massa m desconhecida e velocidade\(v_0 = 4 \times 10^7 m/s\) colide frontalmente com um átomo de nitrogênio de massa \(M = 14 u\) (unidade de massa atômica) que se encontra em repouso. Após a colisão, o nêutron retorna com velocidade \(v'\) e o átomo de nitrogênio adquire uma velocidade \(V = 5 \times 10^6 m/s\). Em conseqüência da conservação da energia cinética, a velocidade de afastamento das partículas é igual à velocidade de aproximação. Qual é a massa m, em unidades de massa atômica, encontrada para o nêutron no experimento?

b) O Grande Colisor de Hádrons (Large Hadron Collider-LHC) é um acelerador de partículas que tem, entre outros propósitos, o de detectar uma partícula, prevista teoricamente, chamada bóson de Higgs. Para esse fim, um próton com energia de \(E = 7 \times 10^{12} e_V\)colide frontalmente com outro próton de mesma energia produzindo muitas partículas. O comprimento de onda (\(\lambda\)) de uma partícula fornece o tamanho típico que pode ser observado quando a partícula interage com outra. No caso dos prótons do LHC, \(E = hc /\lambda\) , onde \(h = 4 \times 10^{-15} e_V.s\), e \(c = 3 \times 10^8 m/s\). Qual é o comprimento de onda dos prótons do LHC?