View
71
Download
3
Category
Preview:
DESCRIPTION
Program pre učiteľov fyziky z členských štátov CERNu. Fyzika elementárnych častíc 1. z čoho sa skladá svet. Martin Mojžiš. Z čoho sa skladá svet. a) čo sú elementárne častice b) ako medzi sebou interagujú c) akým spôsobom sa skladajú na svet. čo sú elementárne častice. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Fyzika elementárnych častícFyzika elementárnych častíc
1. z čoho sa skladá svet1. z čoho sa skladá svet
Martin Mojžiš
Program pre učiteľov fyziky z členských štátov CERNuProgram pre učiteľov fyziky z členských štátov CERNu
Z čoho sa skladá svetZ čoho sa skladá svet
a) čo sú elementárne častice a) čo sú elementárne častice
b) ako medzi sebou interagujúb) ako medzi sebou interagujú
c) akým spôsobom sa skladajú na svetc) akým spôsobom sa skladajú na svet
čo sú elementárne častice čo sú elementárne častice
elementárne časticeelementárne častice
elementárne fermiónyelementárne fermióny• leptónyleptóny• kvarkykvarky
elementárne bozónyelementárne bozóny• fotónfotón• gluóngluón• W a Z bozónW a Z bozón• gravitón (?)gravitón (?)• Higgsov bozónHiggsov bozón
neelementárne časticeneelementárne častice: : protón, neutrón, pión, ...protón, neutrón, pión, ...
volajú sa hadróny, skladajú sa z kvarkovvolajú sa hadróny, skladajú sa z kvarkov
elementárne fermiónyelementárne fermióny
elektrónelektrón miónmión tautau
e-e-neutrínoneutríno
μμ--neutrínoneutríno
ττ--neutrínoneutríno
upup charmcharm toptop
downdown strangestrange bottombottom
leptó
ny
leptó
ny
kvark
ykvark
y
1. rodina1. rodina 2. rodina2. rodina 3. rodina3. rodina
elementárne bozónyelementárne bozóny
fotónfotón elektromagnetickéelektromagnetické
gluóngluón silné jadrovésilné jadrové
W a Z bozónW a Z bozón slabé jadrovéslabé jadrové
gravitóngravitón gravitačnégravitačné
Higgsov bozónHiggsov bozón spontánny narušiteľspontánny narušiteľ
int e
rakc
i ein
tera
kcie
Nobelove cenyNobelove ceny
elektrónelektrón miónmión tautau
e-e-neutrínoneutríno
μμ--neutrínoneutríno
ττ--neutrínoneutríno
upup charmcharm toptop
downdown strangestrange bottombottom
fotón
gluón
W a Z
J.J.Thomson
FriedmanKendallTaylor
M.Gell-Mann
A.EinsteinA.Compton
Richter, Ting
Glashow,Weinberg,SalamRubbia,van der Meer
’t Hooft, Veltman
Ledermann Schwartz
Steinberger
M.Perl
F.Reines
Gross,Wilczek,Politzer
KobayashiMaskawa
antičastice• ku každej elementárnej častici existuje antičastica
• častica a antičastica majú rovnakú hmotnosť, spin, …
• častica a antičastica majú opačný elektrický náboj, …
elektrón elektrón pozitrónpozitrón
neutrínoneutríno anti-anti-neutrínoneutríno
upup anti-upanti-up
downdown anti-downanti-down
• ďalšie rodiny analogicky
• W+ je antičastica k W–
• fotón, gluón, Z, Higgs aj gravitón sú sami sebe antičastice
C.Anderson
E.SegrèO.Chamberlain
ako elementárne časticeako elementárne časticemedzi sebou interagujú medzi sebou interagujú
interakcie s fotónominterakcie s fotónom
eeelektrónelektrón
μμmiónmión
ττ
tautau
ννee
e-neutrínoe-neutríno
ννμμ
μμ-neutríno-neutríno
ννττ
ττ-neutríno-neutríno
uuupup
cc
charmcharm
tt
toptop
dd
downdown
sssstrangetrange
bbbottombottom
––11
00
2/32/3
––1/31/3
±±11 W W ±±
interakcie s gluónominterakcie s gluónom
eeelektrónelektrón
μμmiónmión
ττ
tautau
ννee
e-neutrínoe-neutríno
ννμμ
μμ-neutríno-neutríno
ννττ
ττ-neutríno-neutríno
u u uu uuupup
c c cc ccccharmharm
t t tt tt
toptop
d d dd dd
downdown
s s ss sssstrangetrange
b b bb bbbottombottom
colorcolor
interakcie s W a Z bozónominterakcie s W a Z bozónom
ee μμ ττ
ννee ννμμ ννττ
uu cc tt
d’d’ s’s’ b’b’
W W ±±W W ±±W W ±±
W W ±±W W ±±W W ±±
ZZ00
ZZ00
ZZ00
ZZ00
interakcie aj s W, Z a H
interakcie s gravitónominterakcie s gravitónom
eeeelektrónlektrón
μμmiónmión
ττ
tautau
ννeee-neutrínoe-neutríno
ννμμ
μμ-neutríno-neutríno
ννττ
ττ-neutríno-neutríno
uuuupp
cc
charmcharm
tt
toptop
dd
ddownown
ssstrangestrange
bbbottombottom
11
1100
2020
< < 1010-5-5
200200 35003500
< < 0.50.5 < < 6060
26002600
400400 90009000
350000350000
W W ±± 160000 160000 ZZ00 180000 180000
mm
interakcie s Higgsominterakcie s Higgsom
eeeelektrónlektrón
μμmiónmión
ττ
tautau
ννeee-neutrínoe-neutríno
ννμμ
μμ-neutríno-neutríno
ννττ
ττ-neutríno-neutríno
uuuupp
cc
charmcharm
tt
toptop
dd
ddownown
ssstrangestrange
bbbottombottom
11
1100
2020
< < 1010-5-5
200200 35003500
< < 0.50.5 < < 6060
26002600
400400 90009000
350000350000
W W ±±
160000 160000
čím silnejšia interakcia, tým väčšia hmotnosť, a naopakčím silnejšia interakcia, tým väčšia hmotnosť, a naopak
ZZ00
180000 180000
ako sa elementárne časticeako sa elementárne časticeskladajú na svet skladajú na svet
svet ako stavebnicasvet ako stavebnicanukleónynukleóny
uu
dprotón
ud
d
neutrón
kto ich drží pokope?kto ich drží pokope?
ggluónyluóny
aká je farba nukleónovaká je farba nukleónov
bielabiela
! obrázky sú zavádzajúce, tvrdenia zjednodušujúce a farba nie je farba !
svet ako stavebnicasvet ako stavebnicajadrájadrá
deuterón
jadro hélia
kto ich drží pokope?kto ich drží pokope?
ggluóny luóny (v istom zmysle)(v istom zmysle)
ale veď sú bieleale veď sú biele
nevadí nevadí (farba je v nich)(farba je v nich)
! obrázky sú zavádzajúce, tvrdenia zjednodušujúce a farba nie je farba !
svet ako stavebnicasvet ako stavebnicaatómyatómy
kto ich drží pokope?kto ich drží pokope?
fotónyfotóny
aký je náboj atómovaký je náboj atómov
nulovýnulový
! obrázky sú strašne zavádzajúce, tvrdenia zjednodušujúce !
deuterón
elektrón
svet ako stavebnicasvet ako stavebnicamolekulymolekuly
kto ich drží pokope?kto ich drží pokope?
fotónyfotóny
ale veď sú neutrálneale veď sú neutrálne
nevadí nevadí (náboj je v nich)(náboj je v nich)
! obrázky sú strašne zavádzajúce, tvrdenia zjednodušujúce !
svet ako stavebnicasvet ako stavebnicaredukcionizmusredukcionizmus
• fyzika molekulárnej väzby chémia
• chémia makromolekúl biochémia
• biochémia bunky molekulárna biológia
• molekulárna biológia fyziológia, psychológia
• psychológia sociológia, ekonómia
• sociológia volebné preferencie na Slovensku
(až toto je nepochopiteľné)
akú úlohu má v stavebnici akú úlohu má v stavebnici neutrneutríínono??ββ-rádioaktivita-rádioaktivita
uu
d
protón
ud
d
neutrón
! obrázky sú zavádzajúce, tvrdenia zjednodušujúce a farba nie je farba !
d u + e + ννee elektrón
antineutríno
e
ννee
! obrázky sú zavádzajúce, tvrdenia zjednodušujúce a farba nie je farba !
d u + W u + e + ννee elektrón
antineutríno
e
ννee
protón neutrón
uu
d
ud
d
W
kto spôsobuje, že nedržia pokope?kto spôsobuje, že nedržia pokope?WW-bozón-bozón
je to W-bozónov nerozlučný kamarátje to W-bozónov nerozlučný kamaráta je to aj fotónov nerozlučný kamaráta je to aj fotónov nerozlučný kamarát
akú úlohu hrá v stavebnici akú úlohu hrá v stavebnici HH-bozón?-bozón?dáva všetkým časticiam hmotnostidáva všetkým časticiam hmotnosti
akú úlohu hrá v stavebnici gravitón?akú úlohu hrá v stavebnici gravitón?je to kľúčový hráč na vesmírnej škáleje to kľúčový hráč na vesmírnej škále
akú úlohu má v stavebnici akú úlohu má v stavebnici ZZ-bozón?-bozón?
akú úlohu hrá druhá a tretia rodina?akú úlohu hrá druhá a tretia rodina?nikto nevienikto nevie
mezóny
π pión
ρ ró-mezón
K kaón
J/Ψ džejpsaj
…
ale práve vďaka nim máme toľko neelementárnych častíc (hadrónov)
baryóny
p protón
n neutrón
Ω omega-hyperón
Λc lambda-čarm
…
dddudu , ,
cc
sdsdsusu , , ,
qqq
uud
sss
udddddudu , ,
udc
confinement(uväznenie kvarkov)
• kvarky (ani gluóny) nemôžu existovať voľne
• sú uväznené v hadrónoch
• hadróny sú viazané stavy kvarkov a gluónov
• vypočítať struktúru hadrónov z kvarkov nevieme
• pre teóriu je prirodzený jazyk kvarkov
• pre experiment je prirodzený jazyk hadrónov
• a to život veľmi komplikuje (čo je fajn)
koniec prvej častikoniec prvej časti
Recommended