Dissertação de Mestrado em Física - EnsinoComo educadores, temos sempre necessidade de nos actualizarmos, de termos conhecimento das últimas teorias, das últimas descobertas. De facto, é nosso dever fornecer aos alunos uma visão global dos últimos desenvolvimentos, nomeadamente, da Física Fundamental.
Compreender as teorias de gauge, que constituem o tratamento actual das interacções fundamentais, são aspectos fundamentais da Física de Partículas, nomeadamente no estudo do Modelo Standard, na compreensão da estrutura da massa dos fermiões, em particular dos neutrinos. As recentes indicações em favor das oscilações dos neutrinos massivos constituem a evidencia mais sólido de física para além do Modelo Standard. Ao mesmo tempo, o problema da origem da massa dos neutrinos encontra-se entre os problemas mais estimulantes da Física de Partículas.
Esta dissertação é constituída por três capítulos. No primeiro, são tratadas as teorias de gauge, a quebra espontânea de simetria e o Mecanismo de Higgs que explica a massa dos bosões W±µ e do bosão Z0µ. No capítulo seguinte, é feita uma abordagem do Modelo Standard das interacções fundamentais. Finalmente, no último capítulo, é tratada a fenomenologia da Física dos Neutrinos, onde é feita uma extensão do Modelo Standard que incorpora neutrinos massivos. Os dados experimentais recentes mostram haver oscilações dos sabores dos neutrinos, o que só é possível se os neutrinos possuírem massa, ainda que pequena. O Mecanismo See-saw, que pode ser facilmente implementado em extensões simples do Modelo Standard, relaciona de forma elegante a pequenez da massa dos neutrinos com a existência de nova física a uma escala de energia elevada. De facto, a Física dos Neutrinos pode abrir uma janela sobre escalas presentemente incessáveis.As educators we always have the need to be updated, to know everything about the last theories and the last discoveries. In fact, it is our duty to give to the students a global vision of the last developments, namely the Fundamental Physics.
Understanding the gauge theories, as the nowadays mathematical description of the fundamental interactions, are the crucial aspects of Particle Physics, namely in the study of the Standard Model, on the explanation of the fermion mass structures and especially concerning the neutrinos. The recent information favouring the variations of massive neutrinos is the most solid evidence of physics beyond the Model Standard. At the same time, the problem of the origin of the of the neutrino masses is among the most stimulating problems in Particle Physics.
This dissertation is organized into three chapters. The first one concerns gauge theories, the spontaneous symmetry breaking and the Higgs Mechanism that explains the W±µ boson mass and the Z0µ boson mass. In the following chapter it is presented an approach to the Standard Model of the fundamental interactions. Finally, the last chapter deals with the phenomenology of Neutrino Physics, in which an extension of the Model Standard that incorporates massive neutrinos it is made. Recent experimental data show the existence of variations of the neutrino flavours which is only possible if the neutrinos have masses even in a small amount. The See-saw Mechanism, which may be easily implemented in simple extensions of the Standard Model, connects elegantly the smallness of the neutrino masses to the existence of new physics at a high energy scale. In fact, the Neutrino Physics may opens the future’s path to the nowadays inaccessible scales
