Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Elementarne składniki materii Henryk Pałka, IFJ PAN.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Elementarne składniki materii Henryk Pałka, IFJ PAN."— Zapis prezentacji:

1 Elementarne składniki materii Henryk Pałka, IFJ PAN

2 Czym są elementarne składniki materii? Jakie siły rządzą oddziaływaniami cząstek? Czy istnieje jednolita teoria (ToE) obejmująca wszystkie oddziaływania? Fizyk redukcjonista

3 Skończona liczba cząstek elementarnych? Cząstki = (elementarne) składniki materii Historia składników materii Skala logarytmiczna 17 ? Arystoteles Dalton (pierwiastki) Thomson(elektron) Rutherford(atom)

4 Wysokie energie (pędy) cząstek konieczne aby : obserwować głeboko ukryte struktury (małe rozmiary): λ = h/p (de Broglie), x p ħ (Heisenberg) mikroskop o b. krótkiej fali wytworzyć (z energii) nowe cząstki: E = mc 2 (Einstein) Przyśpieszanie cząstek do wielkich energii i ich zderzanie (pocisk-tarcza, pocisk-pocisk) Fizyka cząstek = Fizyka wysokich energii Eksp. rozproszeniowy Eksp. formacji (anihilacja cz.-anty-cz.)

5 Rozmiary i energie w mikro-świecie 1 fm = 1 femtometr (Fermi) = m (1 µm = fm) Energia: 1 elektronowolt = 1eV 1 Kilo-elektronowolt = 1 KeV = 1000 eV 1 Mega-elektronowolt = 1 MeV = eV 1 Giga-elektronowolt = 1 GeV = eV 1 Tera-elektronowolt = 1 TeV = eV Energia 1 GeV, duża w mikro-świecie, jest śmiesznie mała makroskopowo: np. rozświetli latarkę (1.6 W) tylko przez: 0, sekundy

6 Mikroskop: przyśpieszacz (akcelerator) cząstek >0,15µm widzieć = zarejestrować obraz rozproszenia Pocisk tarcza detektor Rozdzielczość: precyzja << rozmiar struktury rozmiar pocisku << struktury precyzja = 200 fm / 1 MeV energii pocisku : 0,2 fm przy E = 1 GeV = 1000 MeV 0,2 µm przy E = 1 eV Źrodło światła Obiekt [ λ = h/p, x p ħ ]

7 Proton i neutron mają strukturę wewnętrzną !!! 1 fm Odkrycie (SLAC ~1970): rozpraszając e - na protonach i neutronach Podejrzenie że p i n nie są elementarne trochę wcześniej (model kwarków, ~1960 ) > 0,2 GeV

8 Jak działa akcelerator ? Zasada działania: Akcelerator liniowy: ILC (planowany) Fermilab Lampa kineskopowa:

9 Kompleks akceleratorów w CERN

10 Cegiełki materii Fundamentalne * cegiełki tworzące materię: - elektron e -, kwark u (up – górny), kwark d (down –dolny), związane w atomach i jądrach - neutrino ν a co to takiego? (*)nie mają struktury wew. = są punktowe: d < fm) nie fundamentalne (podzielne) fundamentalne (niepodzielne) Kryształ Molekuła AtomJądro atomu Proton Kwark

11 Neutrino: cząstka-duch Rozpad : n p + e - (1914 Chadwick) Prawo zachowania energii i pędu - przy spoczywającym neutronie : E(e - ) = const sprzeczne z obserwacją: Pauli (1930): w rozpadzie musi uczestniczyć niewidzialna cząstka ( ν ), partner e - ν : bardzo lekka (m=0 ???) ν / przebija kulę ziemską bez oddziaływań dużo neutrin we Wszechświecie: ~ /m 3 (n.b. protonów jest tylko 0.2/m 3 )

12 Oddziaływania cząstek Siły wzajemnego oddziaływania cząstek na siebie, wywołujace produkcję cząstek i ich rozpady Obecnie znamy 4 oddz. fundamentalne: q q p p n n n n p p p p p n n n p p n p n p Grawitacyjne (masy) Słabe (rozpad β) Elektromagnet. (ładunki elektr.) Silne (jądrowe) Skąd się te siły biorą ?

13 Siły wymiany Partnerzy oddziaływania muszą mieć ładunek siła oddziaływania jest skutkiem wymiany cząstki pośredniczącej electron 1 czas t2t2 t1t1 przestrzeń elektron 2 elektron 1 Foton (wirtualny) To jest tzw. diagram Feynmana

14 Słabe Elektromagnet.Silne Ładunek+1,-1 3 kolory: r,b,g +3 anty-kolory I1, I2, I3 cz. pośredn. jej ładunek, masa γ00γ00 8 gluonów ( g ) kolor,anty-kol. 0 W +, Z 0, W - +1, 0, GeV ładunki cz. element. Q(u)= 2/3 Q(d)=-1/3 Q(ν)=0 Q(e-)=-1 Q(u)= r,b,g Q(d)= r,b,g Q(ν) i Q(e-) nie istnieją I3(u)= +1/2 I3(d)= -1/2 I3(ν)= +1/2 I3(e-)=-1/2 zasięg sił ~1 fm ~ fm skutki widoczne makroskopowo niewidoczne w skali makro świecenie Słońca, radioaktywnośc

15 Pełny zestaw znanych obecnie cząstek elementarnych

16 Grawitacja Grawitacja - duch w operze Bozon Higgsa? Nośniki sił Z Z boson W W boson foton g gluon tau -neutrino b piękno t prawda III mion -neutrino s dziwny c powab II e elektron e e-neutrino d dół góra u I Leptony Kwarki Rodziny cząstek materii Cząstki materii i pól sił

17 t b c s u d e Mass M t =175 GeV ! – cięższy niż atom srebra!! Mamy nadzieję że LHC dostarczy odpowiedzi na te 2 pytania Dlaczego 3 rodziny?skąd ta rozpiętość mass? Nurtujące pytania:

18 Obecna granica obserwowalności Nasze marzenie: jednolita teoria (unifikacja)

19 Supersymetria? CMS d u bs ct e Z e g W Spin 1/2 Spin 1 Spin 0 HH d u bs ct ~~~ ~~~ e ~ ~ e ~ ~ ~ ~ Z g W ~ ~ ~ ~ Supersymmetric Partner Spin 0 Spin 1/2 Spin 1/2 H ~ H ~

20 Związek fizyki cząstek z kosmologią Wczesny Wszechświat: temperatura K energia czastek ~100 GeV Akcelerator: energia cząstek ~100 GeV Niekontrolowane zderzenia cząstek kontrolowane zderzenia cząstek


Pobierz ppt "Elementarne składniki materii Henryk Pałka, IFJ PAN."

Podobne prezentacje


Reklamy Google