A mikrorészecskék fizikája

A mikrorészecskék fizikája

Horváth Ákos ELTE Atomfizikai Tanszék

A mikrorészecskék fizikája 1. előadás Úton az elemi részecskék felé

A kurzus tematikája1. Úton az elemi részecskék

felé, a részecskék standard modellje

2. Részecskegyorsítók, kvarkanyag

3. Neutrínófizika4. Az univerzum rövid

története5. Úton az egzotikus

atommagok felé

- mikrorészecskék felépülése elemiekből

- Gyorsítók felhasználása, hétköznapi jelenségek leírása elemi szinten

- ?- A kémiai elemek

keletkezése, modern berendezések

- ?

A mikrorészecskék fizikája 1. előadás Úton az elemi részecskék felé

1. Úton az elemi részecskék feléA mikrorészecskék felfedezésének története atommag, neutron, pi-mezon, pozitron, antiproton, J-pszi, üpszilon, osztályozás , partonok, részecskecsaládok, alapvető kölcsönhatások, közvetítő részecskék, W±; Z0 felfedezése

2. Részecskegyorsítók, kvarkanyagA részecskegyorsítók fejlődése, ütköző nyalábok, biztonságos-e, kvarkanyag a mikrorészecskékben, kvarkok kvantumszámai (színezés), kvarkbezárás, kvarkanyag fázisdiagrammja, radioaktivitás, kozmikus sugárzás a kvarkképben

3. Neutrínófizika A neutrínók reakciói (gyenge kölcsönhatás folyamatai, történelmi kísérletek, antineutrínó, béta-bomlások, semleges áramok), neutrínódetektálás, a neutrínók forrásai, a Napneutrínó-rejtély, neutrínóoszcilláció, KamLand

4. Az univerzum rövid történeteŐsrobbanás elmélete az ősrobbanás elmélet főbb időszakai, hadronizáció, nukleoszintézis különböző helyeken, sugárzás leválása, kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás, csillagfejlődés

5. Úton az egzotius atommagok feléEgzotikus atommagok Milyen atommagok léteznek, hol van az izotóptérkép széle, szupernehéz elemek.

A mikrorészecskék fizikája 1. előadás Úton az elemi részecskék felé

Úton az elemi részecskék felé• 1897 elektron – 2008 Higgs bozon (?)• Mikrorészecskék – elemi részecskék• Egyre nagyobb tömegű részecskék felfedezése• Mi a tömeg?• Antianyag elképzelés, antianyag napjainkban• Részecskecsaládok• Kölcsönhatások, közvetítő részecskék

A mikrorészecskék fizikája 1. előadás Úton az elemi részecskék felé

Történeti lépések• 1895 Röntgen szivattyú• 1896 Becquerel véletlen• 1897 Thomson katódsugárcső• 1898 Curie-házaspár • 1911 Rutherford alfa-forrás• 1932 Chadwick alfa-forrás• 1933 Anderson ködkamra• 1947 Powell, Lattes fotoemulzió• 1953 Hofstadter Linac• 1955 Segre …. Bevatron

23.04.21. 6A mikrorészecskék fizikája 1. előadás Úton az elemi részecskék felé

A neutron felfedezése

nagyenergiájú protonok

áthatolóképes

23.04.21. 7A mikrorészecskék fizikája 1. előadás Úton az elemi részecskék felé

Az atommagok mérete

Nagyenergiájú elektronszórás

Hofstadter, Stanford, Linac

A mikrorészecskék fizikája 1. előadás Úton az elemi részecskék felé

Az antianyag• Dirac-egyenlet

Ecpcm 2242 22242 Ecpcm

A mikrorészecskék fizikája 1. előadás Úton az elemi részecskék felé

PozitronAnderson: ködkamra kozmikus sugárzás 1300 db fénykép

pozitróniumPETAntihidrogénKozmikus sugárzás

23.04.21. 10A mikrorészecskék fizikája 1. előadás Úton az elemi részecskék felé

Pi-mezon

Yukawa – magerők közvetítője

A mikrorészecskék fizikája 1. előadás Úton az elemi részecskék felé

Antiproton• Segre, Camberlain – Berkeley, Bevatron, 6 GeV

Annihilációs csillag

ApppAp

23.04.21. 12A mikrorészecskék fizikája 1. előadás Úton az elemi részecskék felé

Proton annihiláció – pp ütközés

töltéscsere

23.04.21. 13A mikrorészecskék fizikája 1. előadás Úton az elemi részecskék felé

J/psiPhysical Review Letters on 2 December, 1974B. Richter (Stanford), C.C. Ting (BNL)

23.04.21. 14A mikrorészecskék fizikája 1. előadás Úton az elemi részecskék felé

„A kés élesedik”

új elemi részecskék felfedezése

antiproton 5,6 GeV protonnyalábbal

SLAC, Brookhaven kb. 50 GeV J/pszi részecske

Tevatron: bottom kvark 1,8 TeV

CERN W-k, Z0 150 GeV ütköző nyalábbal

23.04.21. 15A mikrorészecskék fizikája 1. előadás Úton az elemi részecskék felé

Elemi részecskék?

23.04.21. 16A mikrorészecskék fizikája 1. előadás Úton az elemi részecskék felé

részecskecsaládok

elektron müon tau

d s b antirészecskék, kvark-színek

u c t

A mikrorészecskék fizikája 1. előadás Úton az elemi részecskék felé

10 kísérlet – 10 iskola• Közös pályázat, eszköztámogatásra• Eszközépítés, bemutatások leírása,

módszertani gyakorlatok a kísérlettel• Modern fizika + környezetfizika• Max. 50 eFt, újfajta kísérlet, érdekes ötlet• Hétközapi jelenségek megértése,

a fizikatudás haszna