2. Kölcsönhatások.

Az előadások a következő témára: "2. Kölcsönhatások."— Előadás másolata:

1 2. Kölcsönhatások

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

3 Sir Isaac Newton esetét
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” ?

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

5 A „játékos” analógiához hasonlóan minden kölcsönhatásnak
A kölcsönhatások mechanizmusa (2) A „játékos” analógiához hasonlóan minden kölcsönhatásnak van egy (vagy több) közvetítő részecskéje!

6 Az elektomágneses kölcsönhatás és közvetítöje
Elektromos és Mágneses jelenségek A közvetítő részecske a foton (-részecske)

7 2 újabb kölcsönhatást mutatunk be nektek.
A következőben 2 újabb kölcsönhatást mutatunk be nektek. Ezek: az erős és a gyenge kölcsönhatások

8 Az erős kölcsönhatás és közvetítői: a gluonok.
Az erős k.h. tartja össze az atommag protonjait/neutronjait és a nukleonok (proton/neutron) kvarkjait q Atommag proton kvark Gluon-csere kvark Az erős kölcsönhatás közvetítői a gluonok (8 db) A gluonok is „színesek”: 1 színt és 1 anti-színt „viselnek”

9 A gyenge kölcsönhatás és közvetítői
3 Nobel-díj Példa: neutron () bomlása: W- A kvarkok szintjén ez történik d→ u e- ne Neutron Proton A szabad neutron ~10 perc alatt a fenti módon elbomlik. A gyenge kölcsönhatás közvetítő részecskéi a W+,W- és Z0 (nehéz!) bozonok m  mproton

10 a neutrínókról meg a gyenge kölcsönhatásról!
Egy perc két zseniről, a neutrínókról meg a gyenge kölcsönhatásról! A nap energiatermelésében az u.n. inverz béta-bomlásnak van fontos szerepe: Energia + proton  n + e+ +  Nem csak a Nobel - díj de megtisztelő bélyegek is...

11 n Az egész Univerzum csak kvarkokból és elektronokból állna?
Univerzumunk leggyakoribb részcskéi a neutrínók! n Elektron, proton és a neutron „ritkaságok”! Ezek mindegyikére 1 milliárd neutrínó jut az Univerzumban. n n n n n nnnnnnnn nn n n nn n nnnnnnn n nn nn nn n n n n n nn n n nn n nnnnnn n nn nn nn nnnnnnn nn nn n nnn nnnnnnn Az űr minden cm3 –ben a Big Bang-ből eredő ~300 neutrínó található 1 cm 1 cm

12 n Neutrínók a bőrünk alatt is… Ne tessék aggódni!
Másodpercenként 1014 „nap-neutrínó” éri testünket. n Földünk minden cm2-ét másodpercenként „nap-neutrinó éri el. Testünkön minden pillanatban ~30 millió a Big Bangből származó neutrinó szalad át. Ne tessék aggódni! A neutrínók nem bántanak bennünket. Testünk átlátszó a neutrínók számáara

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

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

15 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.

16 (kvark/lepton:fermion)
A Standard modell részecskéi: Kvarkok/Leptonok + Közvetítők 24 „anyagi” részecske (kvark/lepton:fermion) 12 közvetítő (bozon) Közvetítő kvark/lepton g foton gluon Z bozon W Közvetítők u c t up charm top Kvarkok d s b down strange bottom e m t Kölcsönhatások közvetítői: Erős: 8 gluon Elektromágneses:  Gyenge: W+,W-,Z0 elektron müon tau Leptonok n n n e m t 3 * 6 = 18 kvark + 6 lepton (+ 24 anti-részecske) [Spin = ½ (Fermionok)] g, 8 gluon,W+,W-,Z0 [Spin = 1 (Bozonok)]

17 de eddig még ismeretlen részecskéiről ejtünk néhány szót.
A következő két lapon a világ legdrágább de eddig még ismeretlen részecskéiről ejtünk néhány szót. A Nagy Hadron Ütköztetőn (LHC: Large Hadron Collider) folyik felkutatásukra az izgalmas vadászat. A nagyon konkrét célok: A Higgs bozon Szuperszimmetrikus (SUSY) részecskék És talán valami egészen új is… Költségek: LHC (mint „vadászfegyver”) + Detektorok: ALICE, ATLAS, CMS (mint „töltények”) ~10 milliárd €

18 Valami még hiányzik…mondják az elméletiek
Avagy egy nagyon keresett részecske: a Higgs bozon A standard modell nagyon okos és sokféle matematikai szimmetriájával „szép” is. Van azonban egy komoly hiányossága: a benne szereplő részecskékre nulla tömeget adnak a számítások. Egy további részecske, a Higgs-bozon/Higgs-tér bevezetésével tömeghez jutnak a részecskéink. Személyleírása: Nagy tömegü (mH ~ több mint 100 GeV) Spinje = 0 Elektromos töltése = 0 [várhatóan felbukkan az LHC-ben!] Élettartama: igen rövid (bomlékony: ezért csak a bomlástermékei alapján azonosítható!) A megtaláló/kitaláló jutalma: Nobel díj!

19

20 Keresd a SUSY-t! 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). 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?

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

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

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

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

25 A szünet után a gyorsítókról és a detektorokról fogunk beszélgetni