Sobre o módulo
Explorar o universo subatômico é um desafio que tem impulsionado a física desde os tempos do atomismo grego. À medida que a ciência avançou, a compreensão da matéria em escalas cada vez menores exigiu o desenvolvimento de tecnologias sofisticadas de detecção e extensas colaborações internacionais. Essas parcerias são essenciais para lidar com as altas energias necessárias à criação e à observação de novas partículas e para coletar o grande volume de dados indispensável à detecção de eventos raros.
O módulo concentra-se na teoria e na prática dos detectores de partículas, instrumentos fundamentais para os grandes avanços da física moderna. Serão abordados os princípios da interação da radiação com a matéria, a história e o desenvolvimento dos detectores e suas aplicações em aceleradores e no estudo dos raios cósmicos. Os participantes realizarão medidas de coincidência e de energia com detector Cherenkov de água, trajetografia de múons com detectores RPC e cintiladores plásticos com SiPM, construirão um detector de raios cósmicos e receberão uma introdução à HDL para desenvolver um pequeno sistema embarcado em FPGA. Também realizarão simulações e análises com Geant4 e ROOT.
Ementa
- Interação da radiação com a matéria e princípios de funcionamento de detectores em Física de Altas Energias: aplicação desses princípios no desenvolvimento e na operação de detectores.
- Eletrônica para aquisição de dados: projeto e implementação de circuitos para coleta e processamento de sinais dos detectores.
- Programação em Verilog para FPGA, visando à implementação de sistemas digitais para aquisição e processamento de dados em tempo real.
- Software para simulação de fenômenos físicos e análise de dados experimentais, com ênfase em ferramentas amplamente utilizadas na Física de Altas Energias.
- Montagem de detectores RPC e cintiladores com SiPM, desde a construção física até a calibração dos sistemas.
- Coleta e análise de dados para medida do fluxo de múons, direção e distribuição angular, incluindo análise estatística.
Pré-requisitos
Estudantes da segunda metade dos cursos de graduação em Física e Engenharia, bem como estudantes de pós-graduação com interesse no tema.
Bibliografia
- K. Grupen & B. Schwartz, Particle Detectors.
- M. Thomson, Modern Particle Physics.
- S. Palnitkar, Verilog HDL.
- Material produzido pelos professores do módulo.