Questões Militares de Física - Física Moderna

"Cientistas podem ter encontrado a partícula de Deus. " Com essa frase estampada em manchetes pelo mundo, o maior experimento científico do planeta recuperou parte de sua reputação. Devido a uma falha de soldagem, o CERN, uma máquina de US$10 bilhões ficou inoperante por mais de um ano mas sua pista de 27 km enterrada sob a fronteira entre a França e a Suíça produziu resultados que podem justificar o investimento e uma das ideias mais importantes da física pode ser comprovada: o bóson de Higgs, mais conhecido por partícula de Deus.

Os cientistas provocaram no CERN, colisões frontais entre pedaços de átomos, criando explosões com intensidades similares à do Big Bang, mas confinadas a um espaço ínfimo. No meio dessas explosões deveriam aparecer bósons de Higgs soltos, assim como havia há 13,7 bilhões de anos, segundo a teoria idealizada por Pett.er Higgs em 1966. Naquele estágio inicial do Cosmos, o que chamamos massa ainda não existia: era uma coleção de partículas subatômicas movendo-se à velocidade da luz. Num certo momento, os chamados bósons de Higgs, que estavam espalhados por todo o universo, uniram-se e formaram um "oceano" invisível - o Oceano de Higgs, dando origem a matéria como a conhecemos hoje. Para algumas outras partículas que vagavam pelo universo - como os fótons - nada mudou mas para outras, como os quarks (que formam basicamente todo a matéria), fez toda a diferença. Atribui-se o nome de "massa" à força que os quarks fazem para atravessar esse oceano. Ou seja, sem os bósons, a matéria não existiria. (texto adaptado do artigo publicado na Revista Superinteressante de fevereiro de 2012)

A partir das ideias de Higgs e dos experimentos apresentados no texto, é correto afirmar que

Dada a função periódica f (t) = sen²(t), assinale a opção que corresponde ao Coeficiente de Fourier "a_o" . 

Dado: t ∈ (o,π)

f (t+ π) = f(t), ∀t ∈ ℜ

Uma amostra I de átomos de ⁵⁷Fe, cujos núcleos excitados emitem fótons devido a uma transição nuclear, está situada a uma altura I verticalmente acima de uma amostra II de ⁵⁷Fe que recebe a radiação emitida pela amostra I. Ao chegar a II, os fótons da amostra I sofrem um aumento de frequência devido à redução de sua energia potencial gravitacional, sendo, portanto, incapazes de excitar os núcleos de ⁵⁷Fe dessa amostra. No entanto, essa incapacidade pode ser anulada se a amostra I se afastar verticalmente da amostra II com uma velocidade v adequada. Considerando v ≪ c e que a energia potencial gravitacional do fóton de energia Ɛ pode ser obtida mediante sua “massa efetiva” Ɛ/c², assinale a opção que explicita v. Se necessário, utilize (1 + x)ⁿ ≅ 1 + nx para x ≪ 1.

Prótons (carga e e massa mp), deuterons (carga e e massa md = 2mp) e partículas alfas (carga 2e e massa ma = 4mp) entram em um campo magnético uniforme  perpendicular a suas velocidades, onde se movimentam em órbitas circulares de períodos Tp, Td e Ta. respectivamente. Pode-se afirmar que as razões dos períodos Td/Tp e Ta/Tp são, respectivamente,

Considere as seguintes afirmações:

I. As energias do átomo de Hidrogênio do modelo de Bohr satisfazem à relação, En = — 13,6/n2 eV,com n = 1, 2, 3, • • •; portanto, o elétron no estado fundamental do átomo de Hidrogênio pode absorver energia menor que 13,6 eV.

II. Não existe um limiar de frequência de radiação no efeito fotoelétrico. 

III. O modelo de Bohr, que resulta em energias quantizadas, viola o princípio da incerteza de Heisenberg. 

Então, pode-se afirmar que