CERN: a szubatomi részecskék kutatásának európai központja

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "CERN: a szubatomi részecskék kutatásának európai központja"

Dóra Barna
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 CERN: a szubatomi részecskék kutatásának európai központja 1954-ben alapította 12 ország Ma 20 tagország 2007-ben több mint 9000 felhasználó (9133 user ) ~1 GCHF éves költségvetés (0,85%-a magyar Ft) Az 1954-es alapító okirat az eredeti aláírások 2004: A 20 tagország

2 Az ismeretgyűjtés eszközei

3 Képalkotás Ha ismerjük a szóródást meghatározó, a labda és a szórócentrum között fellépő kölcsönhatást leíró fizikai törvényeket, valamint a szóródási képet, akkor elegendő fejtörés után le tudjuk írni a szórócentrum szerkezetét

4 Képalkotás-feloldóképesség

5 Képalkotás-feloldóképesség

6 A fény hullám: Hullámok feloldóképessége λ = c/ν

7 Részecskék feloldóképessége A részecske is hullám: elektron szóródási képe aranyfólián: λ = p ~ E

8 α-részecske hullámhossza λ Az atom sugara ~ 1000 λ

9 Rutherford kísérlete

10 A modern mikroszkópok részecskegyorsítók Gyorsítás elektrosztatikus térben Modern gyorsítás hullámlovaglással

11 A modern mikroszkópok részecskegyorsítók Lineáris gyorsítók Tároló- és ütközőgyűrűk Az LHC-ben szupravezető mágnesek (1,9K) tartják körpályán a protonnyalábot

12 Modern megvalósítás: CERN

13 Látás az ütközőgyűrűvel Matematikai modell alapján megjósoljuk az ütközések lehetséges kimeneteleinek várható gyakoriságát, és a jóslatot összehasonlítjuk a mért eseményszámokkal (nem igazi mikroszkóp)

14 És most következik

15 Lássuk a részecskéket! A CERN sajátkezűleg honlappal

16 Ismétlés: detektor - ütközőnyaláb

17 Egy e + e - ütközés eredménye

18 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

19 Antianyag Anyag - Az elektromos vonzást fotonok közvetítik

20 Az atommag pozitív töltésű Protonokból (p) és neutronokból (n) áll. A protonok és neutronok kvarkokból állnak A kvarkok színtöltést hordoznak A kvarkokat gluonok, az erős kölcsönhatást közvetítő részek, ragasztják össze

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

22 Részecskecsaládok + antirészecskéik

23 Kölcsönhatások

24 Részecskék kölcsönhatása

25 Detektor szerkezete

26 Jellegzetes események a LEP OPAL detektorán

27 Jellegzetes események a LEP OPAL detektorán

28 Jellegzetes események a LEP OPAL detektorán

29 e + e - keletkezik

30 müonpár keletkezik

31 két hadronsugár keletkezik

32 három hadronsugár

33 3-hadronsugaras esemény nagyítva

34 3-hadronsugaras esemény forgatva

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

36 Erős csatolás 1.

37 Erős csatolás 2. d = 5 GeV/c 2

38 A futó csatolás Erős SUSY Standard Model Gyenge Elektromágneses

39 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, ezért biztosan nehezek. A SUSY-t valamilyen hatás megbontja.

40 SPIN ½ FERMIONOK SPIN 0 BOZONOK Leptonok Kvarkok SUSY Leptonok Skvarkok Az anyag családjai A SUSY részecskék családjai

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

42 A Higgs-bozon A standard modell szerint a tömeget egy - Peter Higgs, angol fizikus után Higgsmechanizmusnak nevezett - hatás hozza létre. Ez az elmélet feltételez egy újabb részecskét, a Higgs-bozont.

43 Az LHC A CERN-ben épülő új gyorsítógyűrű a nagy hadronütköztető (Large Hadron Collider, LHC) protont fog protonnal ütköztetni 14 billió elektronvolton (14 TeV). Reményeink szerint megtaláljuk vele a Higgs-bozont és talán SUSY részecskéket is.

44 A Higgs-bozon felfedezésének csatornája: pp ÿ H ÿ ZZ ÿ 4l

45 Az LHC gyorsítógyűrű

46 Az LHC alagút

47 Az ATLAS és a CMS detektorok Az ATLAS úszna a vízen, a CMS tömge 1 Eiffel torony tömegével kb. egyenlő

48 A részecskecsaládok száma

49 A részecskecsaládok száma 1.

50 A részecskecsaládok száma 2. x = e, müon, tau, hadron, neutrinó (nem látható)

51 A részecskecsaládok száma 3. A x: elágazási arány Γ x /Γ teljes n: nem látható, azaz neutrínó.

52 Az ősrobbanás

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

55 Temperature Maps Föld Világegyetem 13 milliárd éve kezdte az útját a maradványsugárzás. Útja alatt a Világegyetem tágult, a hullámhosszak növekedtek, jelenleg a mikrohullámnál (néhány cm) van a maximum.

56 azaz a Világegyetem sík

57 A Világegyetem összetétele

58 Köszönöm a figyelmet!

59 A neutrínóoszcilláció

60 Atmoszférikus oszcilláció

Hasonló dokumentumok

Bevezetés a részecskefizikába

Bevezetés a részecskefizikába Kölcsönhatások Az atommag felépítése Az atommag pozitív töltésű protonokból (p) és semleges neutronokból (n) áll. A protonok és neutronok kvarkokból + gluonokból állnak. A