Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

2. Kölcsönhatások Milyen „kölcsönhatásokra” utalnak a képen látható jól ismert események? A nagyon „tudományos” elnevezésük: Gravitációs Elekromágneses.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "2. Kölcsönhatások Milyen „kölcsönhatásokra” utalnak a képen látható jól ismert események? A nagyon „tudományos” elnevezésük: Gravitációs Elekromágneses."— Előadás másolata:

1

2 2. Kölcsönhatások

3 Milyen „kölcsönhatásokra” utalnak a képen látható jól ismert események? A nagyon „tudományos” elnevezésük: Gravitációs Elekromágneses Kölcsönhatás

4 Kölcsönhatások. Amint láttuk a két legismertebb: Gravitációs:Elektromágneses: N S Jól ismert… lásd Sir Isaac Newton esetét az almával Elektromos és Mágneses jelenségek De hogyan jön létre köztük a “kölcsönhatás” ?

5 Egy játékos analógia: A kölcsönhatások mechanizmusa (1) A korcsolyázók közti kölcsönhatás (erő) „közvetítője” a kölcsönösen egymásnak dobott (cserélt) labda („részecske”)

6 A „játékos” analógiához hasonlóan minden kölcsönhatásnak van egy (vagy több) közvetítő részecskéje! A kölcsönhatások mechanizmusa (2) Ezekkel a kölcsönhatást „közvetítő” részecskékkel fogunk most ismerkedni. És: megismerünk két újabb kölcsönhatást is!

7 Az elektomágneses kölcsönhatás és közvetítöje N S Elektromos és Mágneses jelenségek A közvetítő részecske a foton (  -részecske) Az elektromágneses kölcsönhatás „forrása” az elektromos töltés (csak elektromos töltéssel rendelkező részecskék között hat)

8 A következőben 2 újabb kölcsönhatást mutatunk be nektek. az erős és a gyenge kölcsönhatások Ezek:

9 Az erős kölcsönhatás és közvetítői. Atommag Az erős k.h. tartja össze az atommag protonjait/neutronjait és az összetett részecskék (pl. a proton/neutron) kvarkjait Az erős kölcsönhatás közvetítői a gluonok (8 db). A gluonok is „színesek”, sőt „kétszínüek” (egy szín és egy anti-szín) q q kvark Gluon-csere proton Az erős kölcsönhatás forrása a szín(töltés) Színtöltéssel rendelkeznek a kvarkok és a gluonok, de a leptonok nem, így azok érzéktelenek az erős kölcsönhatással szemben

10 A gyenge kölcsönhatás és közvetítői 3 Nobel-díj Példa: neutron (  ) bomlása: A gyenge kölcsönhatás közvetítő részecskéi a W +,W - és Z 0 (nehéz!) bozonok [ m  m proton ] Fontos: „gyenge töltése” minden elemi részecskének (kvarkok/leptonok) van ezért egymással („gyengén”) kölcsönhatásba léphetnek! A szabad neutron ~10 perc alatt a fenti módon elbomlik. A kvarkok szintjén ez történik d→ uW - W - → e - W-W- NeutronProton

11 Egy perc két zseniről, a neutrínókról meg a gyenge kölcsönhatásról! Nem csak a Nobel-díj de megtisztelő bélyegek is emlékeznek róluk... A gyenge kölcsönhatás a nap energiatermelésének forrása És így földi létezésünk alapja! W. Pauli: aki „megjósolta” E. Fermi: ő volt a „keresztapa” és az elmélet kidolgozója

12 Elektron, proton és a neutron „csak ritkaságok”! Ezek mindegyikére 1 milliárd neutrínó jut az Univerzumban.     1 cm Az űr minden cm 3 –ben a Big Bang-ből eredő ~300 neutrínó található 1 cm Érdemes megjegyezni: A világegyetem leggyakoribb részecskéi a neutrinók!

13 Neutrínók a bőrünk alatt is… Ne tessék aggódni! A neutrínók nem bántanak bennünket. Testünk átlátszó a neutrínók számára (jönnek és mennek… még csak nem is köszöntenek…) Másodpercenként „nap-neutrínó” éri testünket.

14 Érdekes amit a neutrínókról hallottunk DE térjünk vissza a 4 kölcsönhatáshoz!

15 Összefoglaló: a 4 kölcsönhatás és „közvetítőik” (ezt a lapot is érdemes a fejükben feljegyezni!)

16 Kérdések a kölcsönhatásokról. IGEN / NEM válaszokat kérek Az IGEN válaszokat kézfeltartással jelezzék. Milyen részecskék közt hat az erős k.h.? Milyen részecskék közt hat a gyenge k.h.? a: csak kvarkok közt b: kvarkok és leptonok közt a: csak kvarkok közt b: csak leptonok közt c: minden anyagi részecske (kvarkok és leptonok) közt

17 Az előző lapon látottakat (részecskék és kölcsönhatásaik) az u.n. Standard Modell foglalja elméleti egységbe. Ismétlésként rakjuk mindezeket 1 összefoglaló lapra Aki már nagyon elfáradt Vagy ismétlés nélkül is tudja nyugodtan kihagyhatja.

18 [ Spin = ½ (Fermionok)] , 8 gluon,W +,W -,Z 0 [Spin = 1 (Bozonok)] A Standard modell részecskéi: anyagi részecskék (kvarkok / leptonok) és a kölcsönhatások közvetítői: 12 „anyagi” részecske (kvark/lepton:fermion) Kölcsönhatások közvetítői: Erős: 8 gluon Elektromágneses:  Gyenge: W +,W -,Z 0 12 „közvetítő” (bozon) Közvetítő kvark/lepton u up c charm t top d down s strange b bottom e   e elektron  müon  tau Kvarkok Leptonok  foton g gluon Z 0 bozon W ± Közvetítők

19 Kvarkok Leptonok Közvetítő Bozonok A Standard modell alapjai: anyagi részecskék (fermionok:kvarkok és leptonok) és a kölcsönhatások közvetítő részecskéi (bozonok) A képen látható egy részecske amiről még nem beszéltünk. Melyik az?

20 A következő lapokon a világ legdrágább sokat keresett és 2012-ben végre megtalált részecskéjéről, a Higgs bozonról ejtünk néhány szót. (sokan nevezik „isteni részecskének” is) A Nagy Hadron Ütköztetőn (LHC: Large Hadron Collider) folyt/folyik felkutatására és tulajdonságainak tanulmányozására az izgalmas vadászat. De keresnek még egyéb elméletileg megjósolt részecskéket is. Ilyenek pl. a szuperszimmetrikus (SUSY) részecskék. És… talán valami váratlan is felbukkan… Költségek: ~10 milliárd € [az LHC és a detektorok : ALICE, ATLAS, CMS

21 Bemutatjuk a híres/fontos Higgs Bozont Peter Higgs, a keresztapa Jancsó Gábor. WFK.

22 Az eddig ismertetett „standard” modell az általunk ismert részecskefizikai jelenségek (részecskék és kölcsönhatásaik) többségére helyes leírást ad DE nem ad magyarázatot az elemi részecskék (kvarkok/leptonok/bozonok) tömegének eredetére. Egy további tér/részecske bevezetésével tömeghez jutnak a részecskéink! Higgs térnek Ezt a mindent kitöltő teret Higgs térnek, Higgs- bozonnak a térnek megfelelő részecskét Higgs- bozonnak nevezzük. Szemléletesen (bár minden szemlélet kicsit sántít): a részecskék a Higgs térrel „súrlódva” lesznek „tömegesek”, a különböző részecskéknek különböző a „súrlódási” együtthatója így különböző tömeghez jutnak. Akvárium  Univerzum Víz  Higgs tér Halak  Részecskék

23 Amit tudni illik róla: Ő „ad” tömeget a részecskéknek Felfedezték CERN-ben, 2012-ben Tömege igen nagy  126 GeV Tömege igen nagy  126 GeV Élettartama:  sec, ezért csak bomlásai alapján azonosíthatjuk Jancsó Gábor. WFK.

24 Irány most CERN  LHC (Large Hadron Collider)  CMS detektor  ahol 2 nagyenergiájú proton ütközésének leszünk tanúi: a heves ütközésben sok-sok részecske keletkezik (E=mc 2 ) Lesznek köztük olyanok is ahol várhatóan Higgs bozonok is keletkeznek. Jancsó Gábor. WFK.

25 Higgs „születik” p p   Keletkezett ugyan de azonnal ( sec) el is bomlik. Itt éppen egy H 0   bomlását látjuk. Két nagyenengájú proton (3,5+3,5 Tev) ütközik az LHC gyorsítóban H0H0 Hurrá! H 0 keletkezett a nagyenegiás pp ütközésben Megtaláltuk volna a Higgset? A dolog nem ilyen egyszerű! Lássuk miért.

26 11 33 22 Egy valós esemény azonban bonyolultabb! (még ennél is sokszorta bonyolultabb!) Detektoraink segítségével (lásd később) kiválaszthatjuk a gammákat, így most elég velük foglalkozni. Maradjanak hát csak a gammák! De a gammákkal is vannak problémák: Egy ütközésben sok-sok(~több száz) részecske is keletkezik, sok köztük a Higgshez hasonlóan rövid életű és bomlásuk során ők is bomolhatnak Gammákra (itt pl.  1  2  3 ) Ha éppen keletkezett Higgs is, melyik az a  páros ami a Higgsből származik? Próbálkozzunk! Számítsuk ki az összes pár-kombináció tömegét (m 12, m 13, m 23 ) és ábrázoljuk egy grafikonon, sok-sok különböző eseményt vizsgálva. A párok tömege (m  ) Gev A párok száma

27 Kis kitérő A gyorsítókban keletkező részecskék többsége igen rövid életű (~ – sec) [Legtöbbjük még egy atomnyi méretnek megfelelő távolságot sem fut be élete során és más részecskékbe elbomlik, nincs olyan detektor ami jelezni tudná] Létükről, tömegükről a bomlástermékei segítségével kapunk információt. A tömeg számoláshoz ismernünk kel a két gamma adatait: energia (E) és lendület/impulzus (p) (a számolás részleteivel most nem fárasztom magukat) Ilyen gyorsan elbomló részecske a keresett Higgs bozonunk isi  1 (E 1, p 1 )  2 (E 2, p 2 ) H0H sec Fontos: méréseink során ugyan nem Higgset keresünk hanem a szintén gyorsan elbomló Z 0 bozont [Z 0  e+e- vagy  +  -] Tömegét az elektron/müon párok adataiból hasonlóan határozhatjuk meg

28 A párok tömege (m  ) Gev A párok száma Egy ilyen a grafikont kell a fizikusoknak adataikkal feltölteni ha Higgset akarnak találni. Sok-sok millió ütközést vizsgáltak, meghatározták a  párok tömegét, felrajzolták és megjelent a sokat keresett Higg bozon jele! Természetesen mindezt nagy teljesítményű számítógépek ezrei segítségével végezték. A várhatóan nagy tömegű Higgs két nagy energiájú gammára bomlik ezért a sok-sok gamma közül csak ilyen párokkal foglalkozunk!

29 „Válámi van…” ( Rajkin ) Hurrá!!! Higgseket találtunk!!! Hol Vannak? Ott a sárga kis dombocskával jelzett helyen, sok-sok „nem Higgs”  részecskepár („háttér”) közé keveredve

30 Itt egy Higgs „jelöltet” (kandidátus) mutatok. Miért nevezem „csak” kandidátusnak? (Kórusban kérem a választ!)  

31 Oldalnézet A protonok balról illetve jobbról érkezve ütköznek. Szemből nézve A protonok a lap sikjára merőlegesen ütköznek.     Ez is egy kandidátus a H 0    bomlásra A zölddel jelölt „oszlopok” hosszát a „gammák” kaloriméterben mért energiájával arányosan rajzoltuk fel. Ebből számítható a „szülő részecske” (H 0 ) tömege.

32 Ezt már csak a nagyon „vájt fülűeknek” ajánlom A szuperszimmetriáról [SUSY]

33 12 Spin = ½ Fermionok: 6 Kvark, 6 Lepton 12

34 Eddig képekben mutattuk be a Standard modellt most bemutatom az elméleti számolásokban használt egyenleteket (rövidített alak) Az elméleti fizikusok ennél ijesztőbb egyenletekkel számolnak, így csak egy másodpercre villantom fel

35 Nem szükséges megjegyezni

36 Keresd a SUSY-t ! De legyünk óvatosak: lehet, hogy a „Szuzi” sem tökéletes? Szárnyaljon hát a fantázia: az igazi megoldást esetleg a megszokott 3+1 dimenziós világunkon túl kell keresni? Szuperszimmetrikus részecskékkel ezidáig még nem találkoztunk. Talán mert Ők nehezebbek mint megszokott „világi” partnereik? Ennek a kérdésnek a megfejtésében is segít majd a Szupergyorsító (LHC: Large Hadron Collider Nagy Hadron Ütköztető).

37 Az egyenletek bonyolódnak, egyre csak bonyolódnak… avagy a fantázia tovább szárnyal

38 Why wouldn’t we notice extra dimensions? A húr-elméletben az elemi részecskék (elektron, kvarkok) a sokdimenziós tér apró „húrjainak” rezgés-állapotai Fantáziáljunk tovább: sokdimenziós Húr-elmélet

39 És a miből áll a Világegyetem? Ismerjük? Valójában csak egy kicsi részét… Talány az ismeretlen „sötét” energiában, „sötét” anyagban van? ? ?

40 Napi hír! A NASA AMS (szateliten repülő) detektorával a „sötét” anyag nyomára bukkantak? (azonban igen sok még a kétely is!) Ez a lap még szerkesztésre vár…

41 ISS=International Space Station Részecskefizika: kozmikus sugárzás  földi gyorsítók  vissza a kozmoszba(?)

42 AMS Antianyag (antihélium)? Sötét anyag? (neutralino)?

43 Egy mondat a forró kvarkanyagról (Nehézion fizika) Ez a lap is még szerkesztésre vár…

44 Ólom + Ólom Forró (sűrű) kvark anyag?

45 Az első nehéz-ion ütközés képe (CERN)

46 CERN. ALICE = A Large Ion Collider Experiment Van ember aki kiismeri magát ebben a „káoszban’?

47 A történetnek tehát nincs vége: maradt elég felfedezni való Maguknak is! (van még elég a kasszában a Nobel díjakra ) Hurry Up!

48 A szünet után a gyorsítókról és a detektorokról fogunk beszélgetni


Letölteni ppt "2. Kölcsönhatások Milyen „kölcsönhatásokra” utalnak a képen látható jól ismert események? A nagyon „tudományos” elnevezésük: Gravitációs Elekromágneses."

Hasonló előadás


Google Hirdetések