ATOMMAGBAN A VILÁGEGYETEM

Átírás

1 ATOMMAGBAN A VILÁGEGYETEM Csörgő Tamás MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont A Nagy Bumm és a sok Kis Bumm Csillagokból születtünk Részecskés Kártyajáték és a Magyar TÖK Mozgalom Csörgő T. 1 30

2 ATOMOK ÉS AZ ATOMMAG SZERKEZETE Csörgő T. 2 30

3 VILÁGEGYETEMÜNK ÉS A MAI FIZIKA Csörgő T. 3 30

4 A NAGY BUMM TUDOMÁNYOS ALAPJAI A kozmikus háttérsugárzás A Világegyetem homogén és izotróp T = 2,7 K fekete-test sugárzás Arno Penzias és Robert Wilson megfigyelése (1964) Fizikai Nobel-díj (1978) A Hubble-törvény: v = H r A. Einstein általános relativitás-elméletének következménye G.Lemaitre (1927) Megfigyelése: Edwin Hubble (1929) A kozmikus elemgyakoriság Az 1a típusú szupernovák vöröseltolódása és a gyorsulva táguló Világegyetem Csörgő T. 4 30

5 A KOZMIKUS HÁTTÉRSUGÁRZÁS Minden irányból érkező homogén és izotróp világegyetemre utaló mikrohullámú sugárzás. Arno Penzias és Robert Wilson megfigyelése. T = 2,7 K hőmérséklet. A legtökéletesebb ismert fekete test, Hőmérséklet ingadozások csak a dt/t = 10-5 relatív skálán Csörgő T. 5 30

6 A HUBBLE TÖRVÉNY, v = H r v = a galaxisok távolodási sebessége H = H 0 = H(most) a Hubble állandó jelenkori értéke r = a galaxisok távolsága H 0 = 67,8 ± 0.8 km/s/mpc = (2,2 ± 0,3) x Hz (2013, PLANCK) r Edwin Hubble Csörgő T. 6 30

7 SZFÉRÁK ZENÉJE VILÁGUNK HANGJA Műholdas kisérletek a kozmikus háttérsugárzás ingadozásainak mérésére COBE WMAP PLANCK (2013) Az ingadozások frekvenciáinak átskálázásával: a szférák zenéje J. Cramer (Uni. Seattle, WA, USA, 2013) r Csörgő T. 7 30

8 A KOZMIKUS ELEMGYAKORISÁG Nukleoszintézis: a könnyű atommagok eredete Csak a kezdeti barion/foton aránytól függ 4 He/H = 25 % 2 d/h = 0,1 % 3 He/H = 0,01 % 7 Li/H = 0, % A csillagászati színképelemzéseknek megfelelően Az Ősrobbanás elmélet az egyetlen ismert magyarázata Csörgő T. 8 30

9 A KOZMIKUS ELEMGYAKORISÁG 2. A csillagokból születtünk A Nap második generációs csillag: Előtte egy felrobbanó szupernova létrehozta és szétszórta az élet elemeit Csörgő T. 9 30

10 KVARKANYAG - ELMÉLETILEG A RHIC Au+Au ütközéseinek elméleti leírása. Nagy energiás nehézionütközésekben erősen kölcsönható kvark-gluon plazma jön létre, meglepő tulajdonságokkal: a kvarkok tökéletes folyadékának tulajdonságait az USA Relativisztikus Nehézion Ütköztető (RHIC) gyorsítójának kísérletei tárták fel a Brookhaveni Nemzeti Laboratóriumban. Az eredményeket megerősítették, és további részletekkel gazdagították a CERN LHC ALICE, ATLAS és CMS kísérletei.. Csörgő T

11 KVARKANYAG - KÍSÉRLETILEG A kvarkok tökéletes folyadékát, angol rövidítésével az sqgp-t az USA Brookhaveni Nemzeti Laboratóriumában a PHENIX és a STAR kísérletben fedezték fel a RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) gyorsítóban. A tökéletes kvarkfolyadék, az sqgp tulajdonságait megerősítette és további részletekkel gazdagította a CERH LHC ALICE, ALTAS és CMS kísérlete. Csörgő T

12 Várakozás 2000 körül A RHIC ütközéseiben létrejöhet egy gázszerű kvark-gluon plazma állapot, szabad kvarkokkal és gluonokkal As encoded in the Nuclear Physics Wall Chart,

13 A RHIC gyorsító és a 4 RHIC kísérlet STAR

14 Első mérföldkő: új jelenség A RHIC-nél a nagy transzverzális impulzusú részecskekeltés jelentős elnyomása az Au+Au ütközésben a PHENIX felfedezése

15 2. mérföldkő: új anyag d+au: nincs elnyomás Nem nukleáris effektus Au+Au: Az anyag új formája!

16 3. mérföldkő: Nem gáz, de folyadék! hivatkozás ~ 9 év alatt

17 A RHIC tökéletes folyadéka M. Csanád, T. Cs. et al, Eur. Phys.J.A38: ,2008Phy

18 4. mérföldkő: A kvarkfolyadék A φ mezon v 2 értéke követi a többi mezonét v 2 2 ݒ h Tܧܭ) h ) q Tܧܭ) ݍ T ܧܭ h Tܧܭ ݍ A D mezon v 2 értéke követi a többi mezonét A ritka és a bájos kvarkok is részt vesznek a folyásban

19 (4 5. mérföldkő: A tökéletesség foka Minden eddigi realisztikus hidrodinamikai számítás a RHIC folyadékra 0 viszkozitást tételezett fel = 0 tökéletes folyadék Azonban létezik egy (feltételezett) quantum limit: A Viscosity Bound Conjecture, P. Kovtun, D.T. Son, A.O. Starinets, hep-th/ Hogy viszonyulnak a rendes folyadékok ehhez a limithez? (4 ) η/s > 10! RHIC tökéletes folyadék (4 ) η/s ~1 η ħ 4π (rendetlenség ħ 4π s A legforróbb (T > 4 Terakelvin) és a legtökéletesebb bizonyítottan előállított folyadék

20 6. mérföldkő: a kezdeti hőmérséklet T Au Au, eff = 221±19±19 MeV T C ~ 170 MeV, Hagedorn + Lattice QCD A.Adare et al.phenix Collaboration, Phys.Rev.Lett.104: (2010) Közvetlenül az adatokból: T ini > T Au Au ~ 221 MeV Hidrodinamika: T ini = MeV, ha 0 = fm/c rács QCD és Hagedorn tömegspektrum: T c ~ 170 MeV

21 7. mérföldkő: az átmenet folytonos A RHIC-nél - Új jelenség - Új anyag - tökéletes folyadék - kvarkok folyadéka A RHIC-nél az ' mezon tömegcsökkenése egy elveszett szimmetria helyreáll Jellemzői: Opálos, R AA ~ 0.2 Csillapítási hossz ~ 2 fm C s = 0.35 ± 0.05 /s szuperfolyékony He/5 T init 300 MeV init 15 GeV/fm 3 p init 1.5 GeV/fm3 Folytonos átmenet! m ' 200 MeV T. Cs, R. Vértesi, J. Sziklai Phys.Rev.Lett.105:182301,2010 R. Vértesi, T. Cs, J. Sziklai Nucl.Phys. A830 (2009) 631C-632C PRC (2011) közlésre elfogadva T[U A (1)] < T c

22 Mérföldkövek az előadás alapja Élet és Tudomány 2010 november, Cs.T. Zimányi 2010 Nehézionfizikai Téli Iskola előadása

23 TÖRTÉNET: A BERZE-TÖK INNOVÁCIÓJA 2008/9, Berze Gimnázium Természettudományos Önképző Kör: Török Csaba önképzőkörös gimnazista Első játék: az ANTI egy változata, kártyák jelzik a részecskéket + Csörgő Judit és Csörgő Tamás, indul a továbbfejlesztés 2010: 19. Ifjúsági Tudományos és Innovációs Verseny, kiemelt dícséret 2010: Meet the Scientist, nyitó előadás, Arany J. Gimnázium, Budapest Elektronikus könyv, magyar nyelven, a Lulu.com önkiadónál Zimányi Nehézionfizikai Téli Iskola, Budapest, nemzetközi környezet út az USA-ba 2011 január 4: Címlap sztori, USA Brookhaveni Nemzeti Laboratórium Science Magazin, R&D Magazin, MTA Honlap, TV, Rádió 2011 február: ELTE Hallgatói Innovációs verseny 2. díj Magyar és EU formatervezési mintaoltalom, USA szabadalom 2. magyar nyelvű magánkiadás, kártya melléklettel, önerősen Két új: Zimányi Nehézionfizikai Téli Iskola, 2012 december Csörgő T. Kvarkanyag Memória Játékból Higgs bozont! Lang Ágota: Természet Világa 2013 márciusi szám 23 30

24 ELEMI RÉSZECSKÉK - JÁTÉKOSAN ANTI- RÉSZECSKÉK Csörgő T

25 SU(3) SZÍN ÉS OPTIKAI SZÍN Mezonok (Anti)Barionok Csörgő T

26 KVARKANYAG - JÁTÉKOSAN Csörgő T

27 NEMZETKÖZI FIGYELEM, NÉHÁNY PÉLDA Csörgő T

28 NEMZETKÖZI ÉS HAZAI FIGYELEM T. Csörgő 28 30

29 HIGGS BOZON A BERZE TÖKBEN Csörgő T. Megvan az első Higgs! 29 30

30 ÖSSZEFOGLALÁS A Nagy Bumm és a Kis Bummok kapcsolatai A csillagokból születtünk Hőmérséklet ~ 4 Tkelvin Hubble állandók A szférák zenéje Magyar TÖK Mozgalom: Természettudományos Önképzőkörök Az önállóan gondolkodni tudő, kiművelt emberfők neveléséért Motiváció: Részecskés Kártyajáték sikerei Csörgő T

31 SZFÉRÁK ZENÉJE : A KIS BUMM HANGJA Mócsy Ágnes, P.Sorensen (BNL) Az ingadozások frekvenciáinak átskálázásával: a Kis Bumm zenéje Csörgő T

32 Alapvető értékeink: kisiskolák Visznekről jöttem 1200 fős falu, Gyöngyöstől délre kb 20 km Általános iskola túlélésért küzd, de Kb 1/3-a a végzetteknek diplomát szerzett Csendes kis falu, a szellem művelésére kiváló Országos eredmények: Néptánc, báb Színjátszás Versenyek (anyanyelvi, TITOK országos 6, Teller Centenárium, országos 3.) BerzeTÖK/MagyarTÖK országos tábor színhelye Magyar TÖK: Magyar Természettudományos Önképzőköri Mozgalom Japán-magyar barátság fája Magyaroszágon a legnagyobb az 1 főre jutó Európai Akadémia tagok száma 32 30

33 HIT ÉS ERKÖLCS A TUDOMÁNYBAN Hit szerepe: kinyújtott kéz, ami összegyűjti az erényt Buddhának, a szkíták bölcsének tanításai továbbélésük a magyar népmesékben (Berze Nagy János) Legfőbb kincs az egészség! (folytatása ismert) Hit a tudományban: pályázni kell (ne adjuk fel!) Erkölcs szerepe a tudományban: a hogyan Kvarkanyag felfedezése a BNL-ben 10 éves kutatási program először a szakmai viták, konferenciák (2008) majd a tudományos közlemény ( ) majd a sajtótájékoztató, kitüntetések Fénynél gyorsabb neutrínók (?) Először a sajtótájékoztató majd a tudományos közlemény (2 nap alatt) majd a szakmai viták az eredmény visszavonása, lemondások A tudományos módszer: öntisztító szakmai vitákat (lehetőleg) ne a nyilvánosság előtt! abszolút hitelességre törekedni megadni a hibákat, a bizonyosság mértékét is! referenciák, szilárd tudományos alapok! 33 30

34 KÖZÉRDEKŰ HÍREK A HARVARDRÓL TV nézés és közegészségügy kapcsolata Közoktatás és a kereseti színvonal Tanárképzés kulcsfontosságú Zöld egyetemek, helyi áruk, helyi pénzek Magyar iskolák, egyetemek közötti verseny javaslata Képzett, önállóan gondolkodó ifjúság pl. magyar TÖK 34 30

35 VILÁGHÍRŰ MAGYAR TUDÓSOK ELTE Kőrösi Csoma Sándor kollégiuma Az egyetlen szentté avatott magyar tudós Kőrösi Csoma Sándor a buddhizmus eszményének megtestesülésévé lett: bódhiszattvává, a felébredés hősévé, aki képes volt az óriási tettre: kitárta a kaput az egész világ számára Buddha tanításai felé február 22, a Tokió, Taishyo Buddhista Egyetem: Csoma Boszatszu, A Nyugati Világ Bódhiszattvája elismerték a buddhizmus magyar szentjének. Nem Buddha: Kőrösi Csoma bódhiszattva. Fasori Evangélikus Gimnázium: több Nobel díjas öregdiákja, mint számos vezető amerikai egyetemnek Wigner Jenő: bejegyzés az Önképzőköri munkájáról Újra indul az Önképzőkör? 35 30

36 KIS SZERENCSÉVEL MA IS SIKERÜLHET... American Inst. of Physics Top Physics Story 2005 Világelsők a magyar hadronfizikusok Fulbright Alumni Initiatives Award (USA) hatása, köszönet 36 30

37 Szükségből erényt! 37 30

38 MIT TETTEM, MINT FIZIKUS? Magyarországi kezdeményezéseim Berze-TÖK (2008-), Magyar TÖK Mozgalom (2011-) PHENIX-Magyarország (2001-, Fulbright Alumni Initiatives Award+) TOTEM-Magyarország (2008-, OTKA) Zimányi Nehézion-fizikai Téli Iskolák (2001-,Fulbright) HAESF Senior Fellow: elméleti részecske és magfizikai kutatások R. Glauber (Harvard) TOTEM kísérlet Magyarországon R. Glauber PHENIX experiment at RHIC/BNL W. A. Zajc (Columbia) TechTranszfer Int. Resident Affiliate at Case,Cleveland, AUTM Sikerek és érdekes történetek Részecskés kártyajáték Anyagok, képzések a weben: lehetőségek mindenki számára Nem az számít, hogy hol születtünk

39 Csörgő J., Török Cs., Cs. T., Csörgő T

40 ÉLŐ KAPCSOLAT A BNL FIZIKÁJÁVAL Magyarok Amerikában, forró nyomon az Ősanyag nyomában Cs.T., Novák Tamás (PHENIX), + Kőfaragó M, Nagy M, Vargyas M a PHENIXben Csörgő T

41 ÉLŐ KAPCSOLAT A CERN FIZIKÁJÁVAL Magyarok Svájcban, a protonok nyomában: Cs.T., Novák Tamás (TOTEM) és Szillásy Zoltán (Debrecen) a CMS/TOTEM mérésen Csörgő T