Η Δομή της ΎληςΜικρόκοσμος

Ειρήνη-Παυλίνα Αθανασίου ΠΕ04.01

• Στοιχειώδη σωματίδια: quarks + λεπτόνια• Ο σημερινός κόσμος: 1η γενιά των στοιχειωδών σωματιδίων

δύο quarks: up-u και down-d δύο λεπτόνια: ηλεκτρόνιο-e και

νετρίνο του ηλεκτρονίου-νe

Το Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model)

• Στα πειράματα εμφανίζονται άλλες δύο γενιές που ζουν για κλάσματα του δευτερολέπτου

• 2η γενιά: quarks: charm-c και strange-s λεπτόνια: μιόνιο-μ και

νετρίνο του μιονίου-νμ

• 3η γενιά: quarks: top-t και bottom-b λεπτόνια: ταυ-τ και νετρίνο του ταυ-ντ

1/2

• Η 2η και 3η γενιά είναι εξαιρετικά ασταθείς, και μετατρέπονται σε σωματίδια της 1ης γενιάς

• Μόνο οι τεράστιες ενέργειες που επιτυγχάνονται στους σωματιδιακούς επιταχυντές, όπως αυτούς του CERN, μπορούν να επαναφέρουν κάποια από αυτά στη ζωή

• Και οι τρεις γενιές σωματιδίων – που συλλογικά φέρουν το όνομα φερμιόνια – πιστεύεται ότι ήταν παρούσες και συνυπήρξαν στα πρώτα δευτερόλεπτα που ακολούθησαν το Big Bang!

Το Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model) 2/2

• Ισχυρή πυρηνική Συγκρατεί στον πυρήνα πρωτόνια & νετρόνια Επιδρά σε quarks Φορέας: γκλουόνιο (gluon)

Οι Θεμελιώδεις Αλληλεπιδράσεις

• Ηλεκτρομαγνητική Καθορίζει τις ιδιότητες

στερεών, υγρών και αερίων Επιδρά σε quarks και λεπτόνια Φορέας: φωτόνιο (photon)

1/2

• Ασθενής πυρηνική Είναι υπεύθυνη για τις πυρηνικές

αντιδράσεις στα άστρα Επιδρά σε quarks και λεπτόνια Φορέας: μποζόνια W+, W- και Ζ0 (W, Z bosons)

• Βαρυτική: Είναι υπεύθυνη που βρισκόμαστε στη Γη! Γίνεται αισθητή από όλες τις μάζες Φορέας: γκραβιτόνιο (graviton)

• Όλα τα σωματίδια ‘‘φορείς’’ ανήκουν στην οικογένεια των

μποζονίων

2/2Οι Θεμελιώδεις Αλληλεπιδράσεις

Πότε όμως γεννήθηκαν όλα αυτά τα σωματίδια,

και τι είναι αυτό που τα συνδέει;

• quarks, antiquarks

και γκλουόνια(10-43 - 10-32s)

Η Γέννηση του Σύμπαντος: Big BangΗ Μεγάλη Έκρηξη

• Το σύμπαν γεννήθηκε πριν από 13,75 δις έτη

• quarks και λεπτόνια

(10-32 - 10-10s)

1/4

• Σχηματισμός νουκλεονίων και αντινουκλεονίων από quarks(10-10 - 10-6s)

Η Γέννηση του Σύμπαντος

• Περίοδος σύνδεσης πρωτονίων και νετρονίων και σχηματισμού των πρώτων πυρήνων υδρογόνου, ηλίου, λιθίου και δευτερίου(10-6 - 1s)

2/4

• Σχηματισμός ιόντων H και He(1s - 3 min)

Η Γέννηση του Σύμπαντος

• Περίοδος σύνδεσης ηλεκτρόνιων με τους πυρήνες και σχηματισμού ουδέτερων ατόμων. Δημιουργία του σύμπαντος!(3 min - 300.000 έτη)

3/4

• Σύνθεση βαρύτερων στοιχείων, σχηματισμός αστερίων και πρωτογαλαξιών(300.000 έτη - 1 δις έτη)

• Σχηματισμός ηλιακών συστημάτων γύρω από τα άστρα, σύνδεση ατόμων, σχηματισμός πολύπλοκων μορίων και έμβιας ύλης(1 δις έτη - σήμερα)

Η Γέννηση του Σύμπαντος4/4

• Κβαντική θεωρία: κάθε πεδίο έχει φορέα αλληλεπίδρασης

• Το σωματίδιο ‘‘φορέας’’ του πεδίου Higgs, είναι το μποζόνιο Higgs

• Επιβεβαιώνει το Καθιερωμένο Πρότυπο

Το μποζόνιο Higgs

• Αμέσως μετά το Big Bang, τα σωματίδια δεν έχουν μάζα

• Καθώς το σύμπαν διαστέλλεται και η θερμοκρασία του μειώνεται, σε κάποια κρίσιμη θερμοκρασία, μπαίνει σε λειτουργία ο μηχανισμός Higgs: Το σύμπαν κατακλύζεται από το πεδίο Higgs!

Η Γέννηση του πεδίου Higgs

• Τα σωματίδια διασχίζουν το πεδίο, κάποια αλληλεπιδρούν μαζί του και αποκτούν μάζα, ενώ εκείνα που δεν αλληλεπιδρούν, παραμένουν χωρίς μάζα

videoHiggs

Η Δομή της Ύλης

Ειρήνη-Παυλίνα Αθανασίου ΠΕ04.01