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Material de Estudo: Física de Partículas e Altas Energias - 12 
1. Um grupo de físicos de partículas está analisando dados do Grande Colisor de Hádrons 
(LHC) em busca de evidências de novas partículas além do Modelo Padrão. Eles 
detectam um excesso de eventos em uma determinada energia, que pode ser 
interpretado como o decaimento de uma nova partícula pesada. Qual das seguintes 
propriedades da nova partícula seria mais diretamente inferida a partir da largura do 
excesso de energia? 
a) A carga elétrica da partícula. b) O spin da partícula. c) O tempo de vida da partícula. d) A 
massa da partícula. e) A paridade da partícula. 
Resposta: c) O tempo de vida da partícula. 
o Justificativa: A largura da distribuição de energia do decaimento está 
diretamente relacionada ao tempo de vida da partícula através do princípio da 
incerteza de Heisenberg. 
2. Um experimento de física de neutrinos está detectando oscilações de neutrinos 
atmosféricos, indicando que os neutrinos têm massa. Eles observam que a taxa de 
oscilação varia com a distância percorrida pelos neutrinos e sua energia. Qual das 
seguintes propriedades dos neutrinos pode ser mais diretamente inferida a partir 
dessa observação? 
a) A violação de CP no setor de neutrinos. b) A hierarquia de massas dos neutrinos. c) A 
existência de neutrinos estéreis. d) A mistura de sabores dos neutrinos. e) O momento 
magnético dos neutrinos. 
Resposta: d) A mistura de sabores dos neutrinos. 
o Justificativa: As oscilações de neutrinos são um fenômeno direto da mistura de 
sabores dos neutrinos, que é descrita pela matriz PMNS (Pontecorvo-Maki-
Nakagawa-Sakata). 
3. Um acelerador de partículas está colidindo prótons de alta energia para produzir jatos 
de quarks e glúons. Eles observam que os jatos são bem colimados e se fragmentam 
em hádrons, um processo conhecido como hadronização. Qual das seguintes teorias da 
física de partículas descreve melhor esse fenômeno? 
a) A eletrodinâmica quântica (QED). b) A cromodinâmica quântica (QCD). c) A teoria 
eletrofraca. d) A teoria de Higgs. e) A teoria da relatividade geral. 
Resposta: b) A cromodinâmica quântica (QCD). 
o Justificativa: A QCD descreve a interação forte entre quarks e glúons, que é 
responsável pela hadronização e pela formação de jatos. 
4. Um experimento de física de partículas está procurando por matéria escura usando um 
detector de recuo nuclear. Eles observam um excesso de eventos de recuo nuclear que 
não pode ser explicado por interações de fundo conhecidas. Qual das seguintes 
características da matéria escura pode ser mais diretamente inferida a partir dessa 
observação? 
a) A carga elétrica da matéria escura. b) A taxa de interação da matéria escura com núcleos 
atômicos. c) A massa da matéria escura. d) A paridade da matéria escura. e) A existência de 
matéria escura bariônica. 
Resposta: b) A taxa de interação da matéria escura com núcleos atômicos. 
o Justificativa: A taxa de eventos de recuo nuclear está diretamente relacionada 
à força da interação entre a matéria escura e os núcleos do detector. 
5. Um experimento de física de partículas está estudando a produção de bósons de Higgs 
no LHC. Eles observam que o bóson de Higgs decai em pares de fótons, bósons Z e 
bósons W. Qual das seguintes propriedades do bóson de Higgs pode ser mais 
diretamente inferida a partir desses modos de decaimento? 
a) A carga elétrica do bóson de Higgs. b) O spin do bóson de Higgs. c) O número de cores do 
bóson de Higgs. d) A massa do bóson de Higgs. e) O sabor do bóson de Higgs. 
Resposta: b) O spin do bóson de Higgs. 
o Justificativa: Os modos de decaimento do bóson de Higgs, juntamente com a 
conservação do momento angular, indicam que ele é uma partícula escalar 
com spin zero. 
6. Um experimento de física de partículas está procurando por novas simetrias na 
natureza além do Modelo Padrão. Eles observam um desvio nos dados experimentais 
em relação às previsões do Modelo Padrão, o que pode ser interpretado como 
evidência de violação de simetria. Qual das seguintes simetrias seria mais diretamente 
testada por esse experimento? 
a) Simetria de Lorentz. b) Simetria de calibre. c) Simetria de supersimetria (SUSY). d) Simetria 
de paridade (P). e) Simetria de translação. 
Resposta: c) Simetria de supersimetria (SUSY). 
o Justificativa: A SUSY é uma simetria hipotética que relaciona partículas 
bosônicas e fermiônicas, e sua violação pode levar a desvios nos dados 
experimentais.