A mai nap programja (2008) 9.40 Megnyitó 9.40 Megnyitó 10-12 előadás szünettel 10-12 előadás szünettel ebéd ebéd 13.00-14.00 Hunveyor-bemutató 13.00-14.00.

Az előadások a következő témára: "A mai nap programja (2008) 9.40 Megnyitó 9.40 Megnyitó 10-12 előadás szünettel 10-12 előadás szünettel ebéd ebéd 13.00-14.00 Hunveyor-bemutató 13.00-14.00."— Előadás másolata:

1

2 A mai nap programja (2008) 9.40 Megnyitó 9.40 Megnyitó 10-12 előadás szünettel 10-12 előadás szünettel ebéd ebéd 13.00-14.00 Hunveyor-bemutató 13.00-14.00 Hunveyor-bemutató 14.00-16.00 Mérés 14.00-16.00 Mérés 16.00-18.00 Videokonferencia 16.00-18.00 Videokonferencia A nap zárása A nap zárása

3 Lássuk a részecskéket! A CERN sajátkezűleg honlappal

4 1. rész A méréshez szükséges alapismeretek

5 Lássuk…

6 Diffúziós ködkamra -  (He 2+ ) forrással CO ice 2 Thermos  source LED Copper plate Copper rods High Voltage 100-200 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

7 Egy e + e - ütközés eredménye

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

9 A CERN felülnézetből

10 A gyorsítólánc

11 Detektor - ütközőnyaláb

12 Eperből körte?

13 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

14 - Az elektromos vonzást fotonok közvetítik

15 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

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

17 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. 1931 – Pauli, neutrínó jóslat 1954 – Szalay, Csikai közvetett megf. 1959 – Reines, Cowan közvetlen megf.

18 Részecskecsaládok + antirészecskéik

19 Kölcsönhatások

20 Részecskék kölcsönhatása

21 Detektor szerkezete

22 e + e - keletkezik

23 müonpár keletkezik

24 másik müonpár oldalról

25 Tau-részecskék keletkeznek

26 két dzset keletkezik

27 3-dzset

28 3-dzset nagyítva

29 3-dzset forgatva

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

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

32 A „futó” csatolás Erős Gyenge Elektromágneses

33 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.

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

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

36 Erős kölcsönhatás

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

38 A 2-jetes és 3-jetes esemény

39 2004-es Nobel-díj David J. Gross H. David Politzer Frank Wilczek aszimptotikus szabadság

40 Erős csatolás 1.

41 Erős csatolás 2. d = 5 GeV/c 2

42 2. rész Részecskefizikai mozaik

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

44 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.

45 Az LHC gyorsítógyűrű

46 Az LHC és kísérletei 60-100 méterrel a föld alatt

47 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.

48 ALICE (LHC-detektor)

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

50 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 (2007) …

51 A neutrínók

52 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

53 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

54 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

55 A Super-K egy csónakkal

56 Cserenkov-detektor

57 Az SK egy észlelése és ugyanez müonnal

58 Atmoszférikus neutrínó- oszcilláció

59 A Sudbury Neutrínó Obszervatórium (SNO) Kanada, bánya 2000 m mélyen 1000 t nehézvíz 1. 2. elektront lök meg 3. szétlöki az atommagot 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

60 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

61 Az ősrobbanás

62

63 Az Univerzum története NAGY BUMM Részecskegyorsítók

64 Pillanatfelvétel

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

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

67 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

68 …azaz a Világegyetem sík

69 A Világegyetem összetétele

70 Köszönöm a figyelmet!

71 A részecskecsaládok száma

72 A részecskecsaládok száma 1.

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

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

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

76 Köszönöm a figyelmet!