Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Részecskefizika Budapesti Műszaki Fősikola Fizika II. Horváth Árpád.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Részecskefizika Budapesti Műszaki Fősikola Fizika II. Horváth Árpád."— Előadás másolata:

1

2 Részecskefizika Budapesti Műszaki Fősikola Fizika II. Horváth Árpád

3 Segédletek   Részecskefizika jegyzet  Lássuk a részecskéket! (PowerPoint bemutató )  CERN sajátkezűleg honlap  további külső honlapcímek  hu.wikipedia.org/wiki/Részecskefizika  neutrínó, gyorsító, Nobel-díjak, Ősrobbanás…  Lederman: Az isteni a-tom (fizika, részecskefizika)  Brian Green: Az elegáns univerzum

4 Az anyag felépítése

5 Az anyag részecskékből áll („részecskefizika”) Válasz: Csak 84! Ha egy almát elkezdünk félbe és újból félbe vágni, akkor előbb- utóbb eljutunk az atomokhoz. Kérdés: Hány vágás szükséges? Egyetlen atom nanométer A mag „keringő” elektronokkal

6 - Az elektromos vonzást fotonok közvetítik

7 Protonokból (p) és neutronokból (n) áll. Az atommag pozitív töltésű A protonok és neutronok kvarkokból állnak A kvarkok „színtöltést” hordoznak A kvarkokat gluonok „ragasztják” össze

8 Akkor végre értjük az atom működését A protonokból és neutronokból „kilógó” erőhatás tartja össze az atomot.

9 Megmarad-e az energia a béta- bomlásban? Az elektron energiája nem meghatározott 1931 – Pauli, neutrínó jóslat 1954 – Szalay, Csikai közvetett megf – Reines, Cowan közvetlen megf – Pauli, neutrínó jóslat 1954 – Szalay, Csikai közvetett megf – Reines, Cowan közvetlen megf.

10 Részecskecsaládok + antirészecskéik

11 Részecskék és antirészecskék

12 Barionok és mezonok

13 Kölcsönhatások

14 Kísérleti részecskefizika

15 Hogyan láthatunk részecskét?

16 Diffúziós ködkamra -  (He 2+ ) forrással CO ice 2 Thermos  source LED Copper plate Copper rods High Voltage V=   Isopropyl alc. source Particle tracks T increase Fig. 2: Systematic diagram of cloud chamber  (He2+) forrás alkoholos vatta szilárd CO 2 – „szárazjég” hőszigetelő termosz LED 300 V-os feszültség

17 Egy e + e - ütközés eredménye

18 CERN  1954-ben 12 ország alapította  Ma: 20 tagállam  7000-nél több felhasználó a világ minden tájáról

19 A CERN felülnézetből

20 A gyorsítólánc

21 Detektor - ütközőnyaláb

22 Részecskék kölcsönhatása

23 Eperből körte?

24 Részecskegyorsítók

25 Gyorsítók miért?  nagy részecskesűrűség  nagy energia  atommagreakciók: Coulomb-taszítás legyőzése  nagy tömegű részecskék létrehozása E=mc 2  nagyobb felbontás (de Broglie)

26 Lineáris gyorsító

27 Ciklotron felépítése magfizika: proton, deutérium gyorsítására

28 Duánsok

29 Ciklotronmágnes

30 Nyalábstabilitás

31 Fázisstabilitás

32 Betatron oszcilláció  Kifelé enyhén csökkenő tér: gyenge fókuszálás: tengely irányú és sugárirányú oszcillációk

33 Szinkrotron proton 7 TeV elektron 100 GeV

34 Csatolás, SUSY

35 A csatolási „állandó”  A részecskék között az erőket részecskék (bozonok) közvetítik.  Két részecske közötti erő függ attól, hogy milyen valószínűséggel bocsátanak ki közvetítőrészecskét.  És milyen valószínűséggel nyelnek el.  A két valószínűség (g) megegyezik. Az erő g 2 -tel arányos. Az α = g 2 /4π neve csatolás.  Más-más értékű különböző kölcsönhatások esetén

36 A „futó” csatolás Erős Gyenge Elektromágneses

37 Mi a szuperszimmetria? Kétféle részecske van a természetben: fermion és bozon. A fermionok feles spinűek, és nem lehet azonos állapotban két fermion. Mindig egyágyas szobát foglalnak a fermion holtelben. A bozonoknak (nulla vagy pozitív) egész spinjük van, és akárhányan képesek egy szobában aludni. A szuperszimmetria szerint minden fermionnak létezik egy bozon párja és fordítva. Szuperszimmetrikus partnereket még nem találtak, bizonyára nehezek. A SUSY-t valamilyen hatás megbontja.

38 Leptonok Kvarkok Az anyag családjai SPIN ½ FERMIONOK Sleptonok Skvarkok A „SUSY” részecskék családjai SPIN 0 BOZONOK

39 Húrelmélet  a részecskéket pici húroknak tekinti  kísérlet a kvantummechanika és a relativitáselmélet egyesítésére  bonyolult matematika  a SUSY-eredetileg ebből jön, de a standard modellbe is beilleszthető  …  egyelőre nincs ellenőrzési lehetőség

40 Erős kölcsönhatás

41 Kvarkbezárás – asszimptotikus szabadság ELEKTRODINAMIKA Elektromosság, töltések QED KVANTUMSZÍNDINAMIKA Erős kölcsönhatás, kvarkok QCD … ma már nincsenek szabad kvarkok…

42 A 2-jetes és 3-jetes esemény

43 2004-es Nobel-díj David J. Gross H. David Politzer Frank Wilczek aszimptotikus szabadság

44 Higgs, LHC

45 Mi a részecskék tömegének eredete? t b c s u d e Mass

46 A Higgs-bozon A „standard modell” szerint a tömeget egy - Peter Higgs, angol fizikus után Higgs- mechanizmusnak nevezett - hatás hozza létre. Ez az elmélet feltételez egy újabb részecskét, a Higgs-bozont.

47 Az LHC gyorsítógyűrű

48 Az LHC és kísérletei méterrel a föld alatt

49 Az LHC A CERN-ben épülő új gyorsítógyűrű a nagy hadronütköztető (Large Hadron Collider, LHC) protont fog protonnal ütköztetni 14 billió elektronvolton (14 TeV). Várhatóan 2007-ben indul. Reményeink szerint megtaláljuk vele a Higgs- bozont és a SUSY részecskéket.

50 ALICE (LHC-detektor)

51 A CMS detektor egy szelete (a gyorsítócső merőleges erre a síkra) Kattintás a részecsketípuson: animáció Esc: kilépés

52 Mit is adott a világnak a CERN a részecskefizikán kívül? • •A WWW grafikus világa • •Valós idejű digitális adatfeldolgozás • •Szuperszámítógép clusterek (GRID) • •Szupravezető mágnesek • •Alagútfúrás tökéletesítése (Csalagút) A jövő pedig az LHC (2007) …

53 A neutrínók

54 A bomlás nagyon lassú (15 perc rendkívül hosszú idő bomlásoknál) Ezeknélkül a gyenge folyamatok nélkül a Nap leállna! A (szabad) neutron radioaktív, 15 perc alatt protonra, elektronra és neutrínóra bomlik A gyenge kölcsönhatás

55 Neutrínók a Napból Kérdés: Hány napból jövő neutrínó halad át a körmünkön egy másodperc alatt? Válasz: 40 milliárd! – éjjel és nappal, mivel a neutrínók képesek áthatolni a Földön kölcsönhatás nélkül A Napról föld alatt készített kép neutrínókkal

56 Napneutrínó-probléma Harmadannyi neutrínót észleltek, mint a Nap modellezéséből jön (1956, Davis) (Marx György: Hova tűnt a Nap az égről?) Mi lehet az ok? 1. rossz a csillagmodell 2. neutrínóoszcilláció (1964, többféle neutrínó) 3. a Nap anyaga alakítja át

57 A Super-K egy csónakkal

58 Cserenkov-detektor

59 Az SK egy észlelése és ugyanez müonnal

60 Atmoszférikus neutrínó- oszcilláció

61 A Sudbury Neutrínó Obszervatórium (SNO) Kanada, bánya 2000 m mélyen 1000 t nehézvíz elektront lök meg 3. szétlöki az atommagot Kanada, bánya 2000 m mélyen 1000 t nehézvíz elektront lök meg 3. szétlöki az atommagot Cserenkov-detektor 9600 fotoelektron-sokszorozó az összes típus mérhető

62 Megvan az összes megjósolt Napneutrínó! (2001, SNO) Az oszcillációhoz tömegkülönbség kell: valamely neutrínónak kell lennie tömegének Megvan az összes megjósolt Napneutrínó! (2001, SNO) Az oszcillációhoz tömegkülönbség kell: valamely neutrínónak kell lennie tömegének

63 Az ősrobbanás

64

65 Az Univerzum története NAGY BUMM Részecskegyorsítók

66 Pillanatfelvétel

67 Ősrobbanás bizonyítékai  Doppler-eltolódás (vöröseltolódás)  kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás (következő diák)  elemgyakoriság (75% H, 25 % He)

68 Amikor az atomok befogták az elektronokat, akkor a Világegyetem átlátszóvá vált. Az akkori ( éves Világegyetem) fotonjait háttérsugárzásként érzékeljük. A mikrohullámú kozmikus háttérsugárzás WMAP = Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (2003)

69 13 milliárd éve kezdte az útját a maradványsugárzás. Útja alatt a Világegyetem tágult, a hullámhosszak növekedtek, jelenleg a mikrohullámnál (néhány cm) van a maximum. Hőmérsékleti térkép Föld Világ- egyetem

70 …azaz a Világegyetem sík

71 A Világegyetem összetétele

72 CERN-sajátkezűleg

73 Detektor szerkezete

74 e + e - keletkezik

75 müonpár keletkezik

76 másik müonpár oldalról

77 Tau-részecskék keletkeznek

78 két dzset keletkezik

79 3-dzset

80 3-dzset nagyítva

81 3-dzset forgatva

82 A részecskecsaládok száma

83 A részecskecsaládok száma 1.

84 A részecskecsaládok száma 2. x = e, müon, tau, hadron

85 A részecskecsaládok száma 3. A x: elágazási arány Γ x /Γ teljes n: nem látható, azaz neutrínó. SM szerint: 1,979-szer lepton eseményé

86 Statisztikai hiba  Statisztikai hiba: N mért esemény esetén  Pl. 64 elektron eseménynél 64±8  Nagy eseményszámnál kisebb relatív hiba

87 Részecskeszám (kozmológia) A részecskecsalád számtól is függ, hogy kezdetben melyik elemből mennyi alakult ki. 3 család


Letölteni ppt "Részecskefizika Budapesti Műszaki Fősikola Fizika II. Horváth Árpád."

Hasonló előadás


Google Hirdetések