Horváth Árpád, BMF ROIK horvath.arpad@roik.bmf.hu A Világegyetem kohói Horváth Árpád, BMF ROIK horvath.arpad@roik.bmf.hu

Rendszám (protonszám) H: 1, C: 6, O: 8 Fe: 26 Se: 34, Au: 79, U: 92

Hol koholták ezeket?

Az őskohó: az ősrobbanás

Mi az Ősrobbanás? Tényleg csak egy elmélet?

Az Univerzum története Részecskegyorsítók NAGY BUMM

Pillanatfelvétel

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

A mikrohullámú kozmikus háttérsugárzás Amikor az atomok befogták az elektronokat, akkor a Világegyetem átlátszóvá vált. Az akkori (380 000 éves Világegyetem) fotonjait háttérsugárzásként érzékeljük. WMAP = Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (2003)

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

A Világegyetem sík

A Világegyetem összetétele

Honnan tudunk ennyi mindent a részecskékről?

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

A CERN felülnézetből

A gyorsítólánc

Detektor - ütközőnyaláb

Eperből körte?

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

Antianyag - Anyag Anyag Az elektromos vonzást fotonok közvetítik

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

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

Megmarad-e az energia a béta-bomlásban? Az elektron energiája nem meghatározott 1931 – Pauli, neutrínó jóslat 1954 – Szalay, Csikai közvetett megf. 1959 – Reines, Cowan közvetlen megf.

Részecskecsaládok + antirészecskéik Miért pont ennyi család? (Ki rendelte? – Rabi) + antirészecskéik

Kölcsönhatások Ide jó lenne pár kis ábra.

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

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

Az LHC gyorsítógyűrű

Az LHC és kísérletei 60-100 méterrel a föld alatt

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.

ALICE (LHC-detektor)

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

Mit is adott a világnak a CERN a részecskefizikán kívűl? A WWW grafikus világa Valós idejű digitális adatfeldolgozás Szuperszámítógép clusterek (GRID) Szupravezető mágnesek Alagútfúrás tökéletesítése (Csalagút) A jövő pedig az LHC (2008) …

Az Univerzum története Részecskegyorsítók NAGY BUMM

Az újabb kohók: a csillagok

p+p: 550 keV kellene Napban 1,3 keV átlagosan

A neutrínók

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

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

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

A Super-K egy csónakkal

Cserenkov-detektor

Az SK egy észlelése és ugyanez müonnal 481 MeV muon neutrino (MC) produces 394 MeV muon which (~ 500 ns) later decays at rest into 52 MeV electron. The ring fit to the muon is outlined. Fuzzy electron ring is seen in yellow-green in lower right corner. This is perspective projection with 110 degrees opening angle, looking from a corner of the Super-Kamiokande detector (not from the event vertex). Option -show_non_hit was used to show all PMTs. Color corresponds to time PMT was hit by Cerenkov photon from the ring. Color scale is time from 830 to 1816 ns with 15.9 ns step. The time window was widened from default to clearly show the muon decay electron in different color. In the charge weighted time histogram to the right two peaks are clearly seen, one from the muon, and second one from the delayed electron from the muon decay. Size of PMT corresponds to amount of light seen by the PMT. PMTs are drawn as a flat squares even though in reality they look more like huge flattened golden light bulbs. Az SK egy észlelése

Atmoszférikus neutrínó- oszcilláció

A Sudbury Neutrínó Obszervatórium (SNO) Kanada, bánya 2000 m mélyen 1000 t nehézvíz 1. 2. elektront lök meg 3. szétlöki az atommagot Cserenkov-detektor 9600 fotoelektron-sokszorozó az összes típus mérhető

Megvan az összes megjósolt napneutrínó! (2001, SNO) Neutrínótömeg?

Csillagfejlődésről bővebben? Köszönöm a figyelmet! Csillagfejlődésről bővebben?

A részecskecsaládok száma

A részecskecsaládok száma 1.

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

A részecskecsaládok száma 3. Ax: elágazási arány Γx/Γteljes n: nem látható, azaz neutrínó. SM szerint: 1,979-szer lepton eseményé

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