• Nie Znaleziono Wyników

Podstawowe składniki materii i ich oddziaływania

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Podstawowe składniki materii i ich oddziaływania"

Copied!
65
0
0

Pełen tekst

(1)

Karol Kołodziej Instytut Fizyki Uniwersytet Śląski, Katowice

http://kk.us.edu.pl

(2)

Dziś dysponujemykwantową teorią oddziaływania elektromagnetycznego- elektrodynamiką kwantową - najdokładniejszą teorią fizyczną.

Zakaz Pauliego jest konsekwencją odpowiednich reguł kwantyzacji pól(P.A.M. Dirac).

(3)

Dziś dysponujemykwantową teorią oddziaływania elektromagnetycznego- elektrodynamiką kwantową - najdokładniejszą teorią fizyczną.

Zakaz Pauliego jest konsekwencją odpowiednich reguł kwantyzacji pól(P.A.M. Dirac).

Oddziaływanie elektromagnetyczne jest przenoszone przez fotony.

(4)

Dziś dysponujemykwantową teorią oddziaływania elektromagnetycznego- elektrodynamiką kwantową - najdokładniejszą teorią fizyczną.

Zakaz Pauliego jest konsekwencją odpowiednich reguł kwantyzacji pól(P.A.M. Dirac).

Oddziaływanie elektromagnetyczne jest przenoszone przez fotony.

Ten obraz wynika z pewnejwewnętrznej symetrii teorii, nazywanej symetrią cechowania,która pozwala również opisać pozostałe dwa oddziaływania rządzące mikroświatem.

(5)

Dziś dysponujemykwantową teorią oddziaływania elektromagnetycznego- elektrodynamiką kwantową - najdokładniejszą teorią fizyczną.

Zakaz Pauliego jest konsekwencją odpowiednich reguł kwantyzacji pól(P.A.M. Dirac).

Oddziaływanie elektromagnetyczne jest przenoszone przez fotony.

Ten obraz wynika z pewnejwewnętrznej symetrii teorii, nazywanej symetrią cechowania,która pozwala również opisać pozostałe dwa oddziaływania rządzące mikroświatem.

Ponieważfotony są bezmasowe oddziaływanie elektromagnetyczne ma bardzo duży (nieskończony) zasięg.

(6)

Dziś dysponujemykwantową teorią oddziaływania elektromagnetycznego- elektrodynamiką kwantową - najdokładniejszą teorią fizyczną.

Zakaz Pauliego jest konsekwencją odpowiednich reguł kwantyzacji pól(P.A.M. Dirac).

Oddziaływanie elektromagnetyczne jest przenoszone przez fotony.

Ten obraz wynika z pewnejwewnętrznej symetrii teorii, nazywanej symetrią cechowania,która pozwala również opisać pozostałe dwa oddziaływania rządzące mikroświatem.

Ponieważfotony są bezmasowe oddziaływanie elektromagnetyczne ma bardzo duży (nieskończony) zasięg.

(7)

Każdy z nich składa się z trzechkwarków - cząstek o ułamkowym ładunku elektrycznym.(G. Zweig i M. Gell-Mann, 1964, nagroda Nobla dla Gell-Manna w 1969 r.)

(8)

Każdy z nich składa się z trzechkwarków - cząstek o ułamkowym ładunku elektrycznym.(G. Zweig i M. Gell-Mann, 1964, nagroda Nobla dla Gell-Manna w 1969 r.)

Kwarku (górny)ma ładunek+2

3 e,a kwark d (dolny) ma ładunek

1

3 e.

2 2 1 2 1 1

(9)

Każdy z nich składa się z trzechkwarków - cząstek o ułamkowym ładunku elektrycznym.(G. Zweig i M. Gell-Mann, 1964, nagroda Nobla dla Gell-Manna w 1969 r.)

Kwarku (górny)ma ładunek+2

3 e,a kwark d (dolny) ma ładunek

1

3 e.

2 2 1 2 1 1

(10)

Jednakowo naładowane kwarki u od- pychają się elektrostatycznie znacz- nie bardziej niż są przyciągane przez kwark d.

(11)

Jednakowo naładowane kwarki u od- pychają się elektrostatycznie znacz- nie bardziej niż są przyciągane przez kwark d.

Jaka siła utrzymuje proton w całości?

(12)

Jednakowo naładowane kwarki u od- pychają się elektrostatycznie znacz- nie bardziej niż są przyciągane przez kwark d.

Jaka siła utrzymuje proton w całości?

Kwarki obdarzone są dodatkowym ładunkiem, który występuje w trzech odmianach.

(13)

Jednakowo naładowane kwarki u od- pychają się elektrostatycznie znacz- nie bardziej niż są przyciągane przez kwark d.

Jaka siła utrzymuje proton w całości?

Kwarki obdarzone są dodatkowym ładunkiem, który występuje w trzech odmianach.Przez analogię z podstawowymi kolorami:

czerwonym,zielonym iniebieskim, nazywamy go kolorem.

(14)

Jednakowo naładowane kwarki u od- pychają się elektrostatycznie znacz- nie bardziej niż są przyciągane przez kwark d.

Jaka siła utrzymuje proton w całości?

Kwarki obdarzone są dodatkowym ładunkiem, który występuje w trzech odmianach. Przez analogię z podstawowymi kolorami:

czerwonym,zielonym iniebieskim, nazywamy go kolorem.

Proton nie posiada koloru.

(15)

Jednakowo naładowane kwarki u od- pychają się elektrostatycznie znacz- nie bardziej niż są przyciągane przez kwark d.

Jaka siła utrzymuje proton w całości?

Kwarki obdarzone są dodatkowym ładunkiem, który występuje w trzech odmianach. Przez analogię z podstawowymi kolorami:

czerwonym,zielonym iniebieskim, nazywamy go kolorem.

Proton nie posiada koloru.

Kwarki oddziaływują wymieniając pomiędzy sobągluony.

(16)

Jednakowo naładowane kwarki u od- pychają się elektrostatycznie znacz- nie bardziej niż są przyciągane przez kwark d.

Jaka siła utrzymuje proton w całości?

Kwarki obdarzone są dodatkowym ładunkiem, który występuje w trzech odmianach. Przez analogię z podstawowymi kolorami:

czerwonym,zielonym iniebieskim, nazywamy go kolorem.

Proton nie posiada koloru.

Kwarki oddziaływują wymieniając pomiędzy sobągluony.

Gluony, tak jak foton, są bezmasowe i elektrycznie neutralne.

(17)

Jednakowo naładowane kwarki u od- pychają się elektrostatycznie znacz- nie bardziej niż są przyciągane przez kwark d.

Jaka siła utrzymuje proton w całości?

Kwarki obdarzone są dodatkowym ładunkiem, który występuje w trzech odmianach. Przez analogię z podstawowymi kolorami:

czerwonym,zielonym iniebieskim, nazywamy go kolorem.

Proton nie posiada koloru.

Kwarki oddziaływują wymieniając pomiędzy sobągluony.

Gluony, tak jak foton, są bezmasowe i elektrycznie neutralne.

(18)

Gluony są jednak obdarzone ładunkiem kolorowym,a foton jest elektrycznie neutralny.

(19)

Gluony są jednak obdarzone ładunkiem kolorowym,a foton jest elektrycznie neutralny.

To sprawia, że oddziaływanie silne ma zupełnie inne własności niż oddziaływanie elektromagnetyczne.

(20)

Gluony są jednak obdarzone ładunkiem kolorowym,a foton jest elektrycznie neutralny.

To sprawia, że oddziaływanie silne ma zupełnie inne własności niż oddziaływanie elektromagnetyczne.

Im większa odległość pomiędzy kwarkami,

(21)

Gluony są jednak obdarzone ładunkiem kolorowym,a foton jest elektrycznie neutralny.

To sprawia, że oddziaływanie silne ma zupełnie inne własności niż oddziaływanie elektromagnetyczne.

Im większa odległość pomiędzy kwarkami,tym silniej się one przyciągają.

(22)

Gluony są jednak obdarzone ładunkiem kolorowym,a foton jest elektrycznie neutralny.

To sprawia, że oddziaływanie silne ma zupełnie inne własności niż oddziaływanie elektromagnetyczne.

Im większa odległość pomiędzy kwarkami, tym silniej się one przyciągają.

Przy pewnej odległości, energia oddziaływania kwarków staje się na tyle duża, że wystarcza na wykreowanie nowej pary

kwark-antykwark.

(23)

Gluony są jednak obdarzone ładunkiem kolorowym,a foton jest elektrycznie neutralny.

To sprawia, że oddziaływanie silne ma zupełnie inne własności niż oddziaływanie elektromagnetyczne.

Im większa odległość pomiędzy kwarkami, tym silniej się one przyciągają.

Przy pewnej odległości, energia oddziaływania kwarków staje się na tyle duża, że wystarcza na wykreowanie nowej pary

kwark-antykwark.

W ten sposób z oddziałujących kwarków powstają nowe,

pozbawione koloru cząstki, takie jak proton, neutron, czy mezony, złożone z kwarka i antykwarka.

(24)

Gluony są jednak obdarzone ładunkiem kolorowym,a foton jest elektrycznie neutralny.

To sprawia, że oddziaływanie silne ma zupełnie inne własności niż oddziaływanie elektromagnetyczne.

Im większa odległość pomiędzy kwarkami, tym silniej się one przyciągają.

Przy pewnej odległości, energia oddziaływania kwarków staje się na tyle duża, że wystarcza na wykreowanie nowej pary

kwark-antykwark.

W ten sposób z oddziałujących kwarków powstają nowe,

pozbawione koloru cząstki, takie jak proton, neutron, czy mezony, złożone z kwarka i antykwarka.

Zjawisko to nosi nazwęuwięzienia kwarków.

(25)

Gluony są jednak obdarzone ładunkiem kolorowym,a foton jest elektrycznie neutralny.

To sprawia, że oddziaływanie silne ma zupełnie inne własności niż oddziaływanie elektromagnetyczne.

Im większa odległość pomiędzy kwarkami, tym silniej się one przyciągają.

Przy pewnej odległości, energia oddziaływania kwarków staje się na tyle duża, że wystarcza na wykreowanie nowej pary

kwark-antykwark.

W ten sposób z oddziałujących kwarków powstają nowe,

pozbawione koloru cząstki, takie jak proton, neutron, czy mezony, złożone z kwarka i antykwarka.

Zjawisko to nosi nazwęuwięzienia kwarków.

(26)

Jeżeli natomiast odległość pomiędzy kwarkami maleje,to maleje siła ich oddziaływania, tak że zachowują się one jak cząstki prawie swobodne.

(27)

Jeżeli natomiast odległość pomiędzy kwarkami maleje, to maleje siła ich oddziaływania, tak że zachowują się one jak cząstki prawie swobodne.

Zjawisko to nosi nazwęswobody asymptotycznej.

(28)

Jeżeli natomiast odległość pomiędzy kwarkami maleje, to maleje siła ich oddziaływania, tak że zachowują się one jak cząstki prawie swobodne.

Zjawisko to nosi nazwęswobody asymptotycznej.

Kwarki u i d są bardzo lekkie.

(29)

Jeżeli natomiast odległość pomiędzy kwarkami maleje, to maleje siła ich oddziaływania, tak że zachowują się one jak cząstki prawie swobodne.

Zjawisko to nosi nazwęswobody asymptotycznej.

Kwarki u i d są bardzo lekkie.

Suma ich mas stanowi zaledwie około 2% masy protonu.

(30)

Jeżeli natomiast odległość pomiędzy kwarkami maleje, to maleje siła ich oddziaływania, tak że zachowują się one jak cząstki prawie swobodne.

Zjawisko to nosi nazwęswobody asymptotycznej.

Kwarki u i d są bardzo lekkie.

Suma ich mas stanowi zaledwie około 2% masy protonu.

Skąd bierze się pozostałe 98% masy protonu?

(31)

Jeżeli natomiast odległość pomiędzy kwarkami maleje, to maleje siła ich oddziaływania, tak że zachowują się one jak cząstki prawie swobodne.

Zjawisko to nosi nazwęswobody asymptotycznej.

Kwarki u i d są bardzo lekkie.

Suma ich mas stanowi zaledwie około 2% masy protonu.

Skąd bierze się pozostałe 98% masy protonu?

Prawie cała masa protonu wynika z energii kinetycznej kwarków i gluonów oraz energii ich oddziaływania.

(32)

Jeżeli natomiast odległość pomiędzy kwarkami maleje, to maleje siła ich oddziaływania, tak że zachowują się one jak cząstki prawie swobodne.

Zjawisko to nosi nazwęswobody asymptotycznej.

Kwarki u i d są bardzo lekkie.

Suma ich mas stanowi zaledwie około 2% masy protonu.

Skąd bierze się pozostałe 98% masy protonu?

Prawie cała masa protonu wynika z energii kinetycznej kwarków i gluonów oraz energii ich oddziaływania.

(33)

Kwarki podlegają jeszcze jednemu rodzajowi oddziaływania, w wyniku któregokwark u może przejść w kwark d i odwrotnie.

Nazywamy jeoddziaływaniem słabym.

(34)

Kwarki podlegają jeszcze jednemu rodzajowi oddziaływania, w wyniku któregokwark u może przejść w kwark d i odwrotnie.

Nazywamy jeoddziaływaniem słabym.

Podlega mu równieżelektron, którymoże zamienić się w bardzo lekką cząstkę obojętną zwaną neutrinem elektronowym νe.

(35)

Kwarki podlegają jeszcze jednemu rodzajowi oddziaływania, w wyniku któregokwark u może przejść w kwark d i odwrotnie.

Nazywamy jeoddziaływaniem słabym.

Podlega mu równieżelektron, którymoże zamienić się w bardzo lekką cząstkę obojętną zwaną neutrinem elektronowym νe.

Cząstki pośredniczące:

bozony elektrosłabe W+, W i Z0.

(36)

Kwarki podlegają jeszcze jednemu rodzajowi oddziaływania, w wyniku któregokwark u może przejść w kwark d i odwrotnie.

Nazywamy jeoddziaływaniem słabym.

Podlega mu równieżelektron, którymoże zamienić się w bardzo lekką cząstkę obojętną zwaną neutrinem elektronowym νe.

Cząstki pośredniczące:

bozony elektrosłabe W+, W i Z0.

Masy bozonów W i Z wynoszą około 80.4 GeV i 91.2 GeV.

(37)

Kwarki podlegają jeszcze jednemu rodzajowi oddziaływania, w wyniku któregokwark u może przejść w kwark d i odwrotnie.

Nazywamy jeoddziaływaniem słabym.

Podlega mu równieżelektron, którymoże zamienić się w bardzo lekką cząstkę obojętną zwaną neutrinem elektronowym νe.

Cząstki pośredniczące:

bozony elektrosłabe W+, W i Z0.

Masy bozonów W i Z wynoszą około 80.4 GeV i 91.2 GeV.

Dlategooddziaływanie słabe jest krótkozasięgowe i słabsze od oddziaływania silnego i elektromagnetycznego.

(38)

Kwarki podlegają jeszcze jednemu rodzajowi oddziaływania, w wyniku któregokwark u może przejść w kwark d i odwrotnie.

Nazywamy jeoddziaływaniem słabym.

Podlega mu równieżelektron, którymoże zamienić się w bardzo lekką cząstkę obojętną zwaną neutrinem elektronowym νe.

Cząstki pośredniczące:

bozony elektrosłabe W+, W i Z0.

Masy bozonów W i Z wynoszą około 80.4 GeV i 91.2 GeV.

Dlategooddziaływanie słabe jest krótkozasięgowe i słabsze od oddziaływania silnego i elektromagnetycznego.

(39)

W wyniku oddziaływania słabego neutron i proton znajdujące się w jądrze mogą ulegać wzajemnym przemianom

(40)

W wyniku oddziaływania słabego neutron i proton znajdujące się w jądrze mogą ulegać wzajemnym przemianom

co prowadzi do promieniotwórczych przemian jąder

(41)

W wyniku oddziaływania słabego neutron i proton znajdujące się w jądrze mogą ulegać wzajemnym przemianom

co prowadzi do promieniotwórczych przemian jąder

(42)

W wyniku oddziaływania słabego neutron i proton znajdujące się w jądrze mogą ulegać wzajemnym przemianom

co prowadzi do promieniotwórczych przemian jąder

(43)

Podstawowe źródło energii słonecznej:

Bez oddziaływania słabego nie moglibyśmy istnieć.

(44)

Podstawowe źródło energii słonecznej:

Bez oddziaływania słabego nie moglibyśmy istnieć.

(45)

Kwarki i antykwarki × 3kolory chromodynamika kwantowa Dlaczego jest ich tak dużo i dlaczego są 3 rodziny, skoro “zwykła”

materia składa się z cząstek pierwszej rodziny?

(46)

Kwarki i antykwarki × 3kolory chromodynamika kwantowa Dlaczego jest ich tak dużo i dlaczego są 3 rodziny, skoro “zwykła”

materia składa się z cząstek pierwszej rodziny?

(47)
(48)
(49)

W Modelu Standardowym cząstki nabierają masy przez tzw.

mechanizm Higgsa.

(50)

W Modelu Standardowym cząstki nabierają masy przez tzw.

mechanizm Higgsa.

Pole Higgsa wypełnia cały wszechświat, ajego kwantem jest

(51)

W Modelu Standardowym cząstki nabierają masy przez tzw.

mechanizm Higgsa.

Pole Higgsa wypełnia cały wszechświat, ajego kwantem jest

(52)

4 lipca 2012 r.największe grupy doświadczalne w LHC – ATLASi CMS– ogłosiły odkrycie nowej cząstki o masie około 126 GeV.

(53)

4 lipca 2012 r.największe grupy doświadczalne w LHC – ATLASi CMS– ogłosiły odkrycie nowej cząstki o masie około 126 GeV.

Jej oddziaływania z po- zostałymi cząstkami, ma- sa izerowy spinsą zgod- ne z przewidywaniami.

(54)

4 lipca 2012 r.największe grupy doświadczalne w LHC – ATLASi CMS– ogłosiły odkrycie nowej cząstki o masie około 126 GeV.

Jej oddziaływania z po- zostałymi cząstkami, ma- sa izerowy spinsą zgod- ne z przewidywaniami.

Odkryto cząst- kę Higgsa - ostatnie bra- kujące ogniwo Modelu Standardowego.

(55)

4 lipca 2012 r.największe grupy doświadczalne w LHC – ATLASi CMS– ogłosiły odkrycie nowej cząstki o masie około 126 GeV.

Jej oddziaływania z po- zostałymi cząstkami, ma- sa izerowy spinsą zgod- ne z przewidywaniami.

Odkryto cząst- kę Higgsa - ostatnie bra- kujące ogniwo Modelu Standardowego.

(56)

Model Standardowy jest kompletny.(Nagroda Nobla dla F.

Englerta i P. Higgsa w 2013 r.)

Dlaczego poszczególne cząstki materii oddziałują z cząstką Higgsa z różną siłą, tak że

me=0.511 MeV

c2 , mt=173 GeV c2 ,

a neutrina są jeszcze lżejsze?

(57)

Model Standardowy jest kompletny.(Nagroda Nobla dla F.

Englerta i P. Higgsa w 2013 r.)

Dlaczego poszczególne cząstki materii oddziałują z cząstką Higgsa z różną siłą, tak że

me=0.511 MeV

c2 , mt=173 GeV c2 ,

a neutrina są jeszcze lżejsze?

(58)

Czy wszystkie siły łączą się w jedną?

(59)

Czy wszystkie siły łączą się w jedną?

(60)
(61)
(62)

Teorii fizycznej nie można udowodnić, tak jak dowodzi się twierdzeń matematycznych.

Teorię fizyczną uważamy za poprawną dopóki nie odkryjemy zjawiska, które nie jest przez nią opisywane, mimo że mieści się w zakresie jej stosowalności.

(63)

Teorii fizycznej nie można udowodnić, tak jak dowodzi się twierdzeń matematycznych.

Teorię fizyczną uważamy za poprawną dopóki nie odkryjemy zjawiska, które nie jest przez nią opisywane, mimo że mieści się w zakresie jej stosowalności.

W jaki sposób sprawdzamy czy nasze wyobrażenia o świecie cząstek elementarnych są poprawne?

(64)

Teorii fizycznej nie można udowodnić, tak jak dowodzi się twierdzeń matematycznych.

Teorię fizyczną uważamy za poprawną dopóki nie odkryjemy zjawiska, które nie jest przez nią opisywane, mimo że mieści się w zakresie jej stosowalności.

W jaki sposób sprawdzamy czy nasze wyobrażenia o świecie cząstek elementarnych są poprawne?

Jednym z najlepszych sposobów badania własności cząstek elementarnych i ich oddziaływań sąeksperymenty akceleratorowe, w których badamy zderzenia cząstek, na ogół rozpędzonych do bardzo dużych energii.

(65)

Teorii fizycznej nie można udowodnić, tak jak dowodzi się twierdzeń matematycznych.

Teorię fizyczną uważamy za poprawną dopóki nie odkryjemy zjawiska, które nie jest przez nią opisywane, mimo że mieści się w zakresie jej stosowalności.

W jaki sposób sprawdzamy czy nasze wyobrażenia o świecie cząstek elementarnych są poprawne?

Jednym z najlepszych sposobów badania własności cząstek elementarnych i ich oddziaływań sąeksperymenty akceleratorowe, w których badamy zderzenia cząstek, na ogół rozpędzonych do bardzo dużych energii.

Cytaty

Powiązane dokumenty

Wektor momentu magnetycznego związany z ruchem orbitalnym elektronu jest antyrównoległy do wektora orbitalnego momentu pędu. Podobnie jest dla spinowego momentu magnetycznego,

Wektor momentu magnetycznego związanego z całkowitym momentem pędu J na ogół nie jest antyrównoległy do wektora J... Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych

Wnęka rezonansowa – zasada działania.. Wnęka

Na liście laureatów Nagrody Nobla łatwo przecież znaleźć oso- by, którym przypisuje się stworzenie modelu kwarków i wykazanie jego słusz- ności.. W 1969 roku nagrodę

Strach przed upadkiem, złamaniem (ang. fear of falling – FOF) jest definiowany jako strach towarzyszący pa- cjentom po doznanym upadku, urazie.. Jest szczególnie

Wydaje się, że istnieje konieczność kontynuowania badań dotyczących specyfiki zaburzeń poznawczych w schizofrenii, ponieważ mogą one pomóc w znalezieniu od- powiedzi

Ponieważ kierunek, pod jakim wpada on w obszar ziemskiego pola magnetycz- nego jest dowolny, jego ruch można opisać jako złożenie dwóch ruchów: ruchu śrubowego wokół

Gdy ładunki ujemne przejdą z naładowanej rurki na papierowe cekiny, wówczas te naładują się również ujemnie i będą one odpychane przez rurkę.. W trakcie doświadczenia