Podivný mikrosvet Mikuláš Gintner Katedra fyziky Žilinská univerzita 2013
4.júl 2012 oznam oznamobjavu objavunovej novejčastice častice možno možno dlhohľadaný dlhohľadanýkandidát kandidátna na HIGGSov HIGGSovBOZÓN BOZÓN bozón o hmotnosti 125 GeV
Od Demokrita po dnešok... hmota má diskrétnu štruktúru! Demokritos z Abdery, cca. 460 p.n.l 370 p.n.l
Od Demokrita po dnešok... Marie-Anne Pierette Paulze Antoine-Laurent Lavoisier 1743-1794 John Dalton 1766-1844
Od Demokrita po dnešok... objav elektrónu 1897 Joseph John Thomson 1856 1940 Katódové lúče vrhajúce tieň na stenu Crookesovej trubice.
Od Demokrita po dnešok... Ernest Rutherford 1st Baron Rutherford of Nelson 1971-1937 α-častice α-častice pudingový model planetárny model Hans Geiger, Ernest Marsden 1909
Od Demokrita po dnešok... el e kt ró ny jad ro ne utr ó n neutrína β-rozpad jadier hadróny = baryóny + mezóny urýchľovače d d u d u u ky mióny kozmické žiarenie otó n ar pr kv ató my
dnešok Štandardný model Čo to - súčasná teória elementárnych častíc je? or t K? ú s o ét Aké maj ú jú u ň v y l p ov m o j á z av n a s o Ak vlas tno sti??
Základné charakteristiky elem.častíc hmotnosť 2 E c =m ný m z u b í r p udáva sa v ná sobkoc hħ náboje elekt [E] = 1 ev 1.6 x10-19 J 1.05x1-34 0 [m] = ev/c2 nosti b y h u oment spin Js s čím iln s o k aa -19 C 0 1 x.6 1 e násobkoch v j o b á n ý k ric ice t s a oč s = 0,½,1,... ujú g a r i nt e q = 0,±1, aj zlomky
porovnanie hmotností elektrón 1 0.5 MeV 1 880 1 GeV top kvark 344 000 175 GeV jadro Au 370 000 protón jablko 1x1029
Ktoré to sú (prvá polovica odpovede) 1.generácia 2.generácia 3.generácia elekt. náboj hmotnosť... + antičastice: rovnaká hmotnosť, opačný náboj všetky majú spin ½
Prečo častice držia pokope? Sily! you silly! gravitačná elmag silná slabá
podivný mikrosvet klasický MAKRO svet kvantový relativistický mikro - podivné - proti intuícii - nepredstaviteľné - Newtonova fyzika - bežná skúsenosť
podivný mikrosvet hmotnosť hmotnosť sa zachováva hmotnosť sa nezachováva nulová hmotnosť - nie nulová hmotnosť - áno hmotnosť je forma energie E = m c2 E = (m2c4 + p2c2)1/2 klasický MAKRO mikro relativistický
hmotnosť a energia a hybnosť relativistický mikro kinetickú energiu môžeme premeniť na hmotnosť: A B X - zachováva sa energia - zachováva sa hybnosť a naopak: X A B... Z N častíc M X m A mb M X m A mb... m Z
podivný mikrosvet sily zmena hybnosti zmena hybnosti ee- µ- µ- vznik a zánik častíc µ- = m a F e- e+ µ+ klasický MAKRO mikro relativistický kvantový
podivný mikrosvet sily ee- µ- svet µµ+ µ- e - e - - µ e- µ- e- µ- µ- e- µ e+ e- - e+ µ+ e - e + µ- µ+
Ktoré to sú (druhá polovica odpovede) interakcia svet častica elmag. fotón slabá W±, Z silná gravit. hmotnosť 0 80.3, 91.2 GeV spin el. náboj 1 0 1 ±1, 0 gluóny (8) 0 1 0 gravitón 0 2 0
podivný mikrosvet predpoveď výsledku merania nejednoznačná jednoznačná vieme predpovedať: - možné výsledky - ich pravdepodobnosť e-e+ e-e+ µ µ+ γγ klasický MAKRO mikro relativistický kvantový
podivný mikrosvet predpoveď výsledku merania výsledky detekcie rozpadových produktov Z bozónu: + - + - + - Z ee µµ ττ νν qq % 3.4 3.4 3.4 20.0 69.9 výsledky detekcie rozpadových produktov W bozónu: W e±ν µ±ν τ±ν q q' % 10.8 10.8 10.8 67.6 ±
prečo niektoré častice nevidíme v detektore a) interagujú veľmi slabo - nemajú elektrický a/alebo silný náboj - výnimkou je fotón, ktorý interaguje elektromagneticky b) žijú veľmi krátko - rozpadnú sa skôr, než doletia do detektora napr. W±, Z: τ 3x10-25 s c τ 10-16 m
recept na Nobelovu cenu... alebo ako objaviť novú časticu potrebujeme: - teoretickú predpoveď (hmotnosť, rozpady) - urýchľovač (s dostatočnou energiou zrážky) - detektor (citlivý na dcérske častice) A E ab = E a E b X pab = p a p b a invariantná hmotnosť páru ab: m ab = E 2 ab p ab B b 2
recept na Nobelovu cenu... alebo ako objaviť novú časticu A B A B X a a b b N N mab MX mab
4.júl 2012 oznam oznamobjavu objavunovej novejčastice častice možno možno dlhohľadaný dlhohľadanýkandidát kandidátna na HIGGSov HIGGSovBOZÓN BOZÓN bozón o hmotnosti 125 GeV