Legújabb eredmények a részecskefizikában. I. rész

Hasonló dokumentumok
JÁTSSZUNK RÉSZECSKEFIZIKÁT!

Bevezetés a részecske fizikába

Bevezetés a részecskefizikába

Hadronok, atommagok, kvarkok

Bevezetés a részecskefizikába

Bevezetés a részecskefizikába

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 4. (e) Kvantummechanika. Utolsó módosítás: december 3. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

A Standard Modellen túl. Cynolter Gábor

CERN: a szubatomi részecskék kutatásának európai központja

Belső szimmetriacsoportok: SU(2), SU(3) és a részecskék rendszerezése, a kvarkmodell alapjai

Bevezetés a részecskefizikába

Elemi részecskék, kölcsönhatások. Atommag és részecskefizika 4. előadás március 2.

A RÉSZECSKEFIZIKA ANYAGELMÉLETE: A STANDARD MODELL

Repetitio est mater studiorum

Radiokémia vegyész MSc radiokémia szakirány Kónya József, M. Nagy Noémi: Izotópia I és II. Debreceni Egyetemi Kiadó, 2007, 2008.

Kvarkok. Mag és részecskefizika 2. előadás Február 23. MRF2 Kvarkok, neutrínók

Axion sötét anyag. Katz Sándor. ELTE Elméleti Fizikai Tanszék

Úton az elemi részecskék felé. Atommag és részecskefizika 2. előadás február 16.

Antirészecskék. I. rész

Radioaktivitás. 9.2 fejezet

RÉSZECSKÉK ÉS KÖLCSÖNHATÁSAIK (PARTICLES AND THEIR INTERACTIONS)

Határtalan neutrínók

Kvarkok. Mag és részecskefizika 2. előadás Február 24. MRF2 Kvarkok, neutrínók

Részecskefizika kérdések

Részecske- és magfizika vizsgakérdések

Részecskék osztályozása, kölcsönhatások, Standard Modell?

egyetemi állások a relativitáselmélet általánosítása (1915) napfogyatkozás (1919) az Einstein-mítosz (1920-tól) emigráció 1935: Einstein-Podolsky-

Útban a Standard Modell felé

A tau lepton felfedezése

BEVEZETÉS A RÉSZECSKEFIZIKÁBA

Papp Gábor, Németh Judit. Magfizika. egyetemi jegyzet fizika tanár szakos hallgatóknak. 2003, ELTE, Budapest

BEVEZETÉS A RÉSZECSKEFIZIKÁBA

NAGY Elemér Centre de Physique des Particules de Marseille

Sinkovicz Péter. ELTE, MSc II november 8.

2012. október 23. Csanád Máté, ELTE Atomfizikai Tanszék Részecske- és magfizikai szeminárium 1 / 18

Legújabb eredmények a részecskefizikában. I. rész

Magszerkezet modellek. Folyadékcsepp modell

Ligeti Zoltán. Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory University of California, Berkeley, CA Kivonat

BEVEZETÉS A RÉSZECSKEFIZIKÁBA

Azonos és egymással nem kölcsönható részecskékből álló kvantumos rendszer makrókanónikus sokaságban.

Részecskegyorsítókkal az Ősrobbanás nyomában

Mese a Standard Modellről 2*2 órában, 1. rész

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós


A mai nap főszereplői. Kvarkok: Közvetítő részecskék. Anyagi részecskék. Leptonok: Ők mind Fermionok (s=1/2) Ők mind Bozonok (s=1)

Mikrokozmosz világunk építôköveinek kutatása

Fermi Dirac statisztika elemei

A CERN, az LHC és a vadászat a Higgs bozon után. Genf

Töltött Higgs-bozon keresése az OPAL kísérletben

A mai nap főszereplői. Kvarkok: Közvetítő részecskék. Anyagi részecskék. Leptonok: Ők mind Bozonok (s=1) Ők mind Fermionok (s=1/2)

Hegedüs Árpád, MTA Wigner FK, RMI Elméleti osztály, Holografikus Kvantumtérelméleti csoport. Fizikus Vándorgyűlés Szeged,

A legkisebb részecskék a világ legnagyobb gyorsítójában

AZ ELEKTRON MÁGNESES MOMENTUMA. H mágneses erœtérben az m mágneses dipólmomentummal jellemzett testre M = m H forgatónyomaték hat.

Atommagok alapvető tulajdonságai

KARBONSAVAK. A) Nyílt láncú telített monokarbonsavak (zsírsavak) O OH. karboxilcsoport. Példák. pl. metánsav, etánsav, propánsav...

A sötét anyag nyomában. Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen

A magkémia alapjai. Standard modell, szubatomi részecskék, fundamentális & nukleáris kölcsönhatások, spontaneitás & tömeg

Pósfay Péter. arxiv: [hep-th] Eur. Phys. J. C (2015) 75: 2 PoS(EPS-HEP2015)369

Megmérjük a láthatatlant

Kozmikus sugárzás a laborban...?

Z bozonok az LHC nehézion programjában

A Lederman-Steinberger-Schwartz-f ele k et neutrn o ks erlet

OTKA T Tematikus OTKA Pályázat Zárójelentés. Kvantumszíndinamikai effektusok vizsgálata relativisztikus nehézion ütközésekben

töltéssel rendelkező vagy semleges részecskék kinetikus energiája és (vagy) impulzusa a kondenzált közegek atomjaival ütközve megváltozhat.

Szuperszimmetrikus részecskék

Hogyan tegyük láthatóvá a láthatatlant?

A részecskefizika anyagelmélete: a Standard modell

Csörgő Tamás MTA KFKI RMKI

A spin. November 28, 2006

Radioaktivitás és mikrorészecskék felfedezése

Szuperszimmetrikus részecskék keresése a CERN-ben 1

Wolfgang Ernst Pauli életútja. Gáti József

A tudatlanság néha áldás avagy mekkora a laborban létrehozott ősrobbanás

Sugárzások és anyag kölcsönhatása

Részecskefizika. Ujvári Balázs Debreceni Egyetem, Fizika Intézet HTP2017

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós

Egzotikus részecskefizika

Marx György ( )

Szerves vegyületek nevezéktana

Összetett Higgs modellek rácson

ATOMMODELLEK, SZÍNKÉP, KVANTUMSZÁMOK. Kalocsai Angéla, Kozma Enikő

Betekintés az elemi részecskék világába

Építsünk részecskefizikát

13. A magzika alapjai

A Standard Modellen túl

A testek részecskéinek szerkezete

Van-e a vákuumnak energiája? A Casimir effektus és azon túl

Fizikus szemmel a szimmetriáról (II. rész)

Szerves vegyületek nevezéktana

Magfizika tesztek. 1. Melyik részecske nem tartozik a nukleonok közé? a) elektron b) proton c) neutron d) egyik sem

További olvasnivaló a kiadó kínálatából: HRASKÓ PÉTER: Relativitáselmélet FREI ZSOLT PATKÓS ANDRÁS: Inflációs kozmológia E. SZABÓ LÁSZLÓ: A nyitott

Tartalomjegyzék. Előszó 13

Részecskefizika I: a standard modell

Részecskefizika. Ujvári Balázs HTP2016

Trócsányi Zoltán. Az eltőnt szimmetria nyomában - a évi fizikai Nobel-díj

A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről

Kvarkok 1. R. P. Feynman

Magfizika szeminárium

Részecskefizikai gyorsítók

Az atommag összetétele, radioaktivitás

Átírás:

ismerd meg! Legújabb eredmények a részecskefizikában I. rész 1. A részecskék osztályozása Jelenlegi tudásunk szerint az anyag fermion típusú építkövekbl és bozon típusú ragasztóanyagból épül fel. (A világegyetem 97%-a sötét, azaz nem látható anyagból áll. Erre nézve az ismereteink még igen hiányosak.) A fermionok feles spin+ részecskék, amelyekre érvényes a Pauli-elv: egy adott kvantumállapotban legfeljebb egy fermion lehet jelen. A bozonok egész spin+ részecskék, amelyekre a Pauli-elv nem vonatkozik. A Pauli-elv az, ami az építk jelleget biztosítja a fermionoknak. Ahol már van egy k, ott másik már nem lehet. A bozonok a kölcsönhatások közvetít részecskéi. Az építk szerepét játszó fermionok közötti kölcsönhatás bozonok cseréje révén valósul meg (1. ábra), ezért a bozonokat joggal tekintjük ragasztóanyagoknak: 1. ábra Fermionok kölcsönhatása bozon csere útján Itt g a csatolási állandó, amely a kölcsönhatás ersségét méri. Elemi -nek tekintjük azokat a részecskéket, amelyeknek nincs bels szerkezete és nincs térbeli kiterjedése. Az a kérdés, hogy ilyenek léteznek-e a valóságban, nem tartozik a fizika tárgyköréhez. A fizika jelenleg a fermionok közül hat leptont (könny+ részecskét) és hat kvarkot sorol az elemi részecske kategóriába. A bozonok közül az egyes spin+ vektor-bozonokat, nevezetesen a fotont, a három gyenge bozont és a nyolc gluont soroljuk az elemi részecskék közé. Minden valószín+ség szerint ezeken kívül létezik még legalább egy zérus spin+, igen nagy tömeg+ skalár részecske, a Higgs-bozon is. Ennek létét azonban kísérletileg még nem sikerült igazolni. Korábban számos olyan részecskét tekintettek eleminek, amelyekrl kiderült, hogy összetettek, s az imént felsorolt részecskékbl épülnek fel. Ebbe a kategóriába tartoznak a barionok és a mezonok, amelyek együtt alkotják a hadronok családját. A barionok három kvarkból épülnek fel, míg a mezonok egy kvark és egy antikvark kötött állapotaiként jönnek létre: Barion = (kvark, kvark, kvark), Mezon = (kvark, antikvark). A hadronok között zajló kölcsönhatások, az ún. nukleáris kölcsönhatások nem fundamentális jelleg+ek, hanem olyan effektív kölcsönhatások, amelyek a van der Waals-félére 2004-2005/5 179

emlékeztetnek. Az elemi fermionok és bozonok tulajdonságait a következ két táblázatban soroljuk fel. FERMIONOK Leptonok név spin töltés tömeg [MeV] [ µs] e 1/2 0 <5.1 10-6 - e 1/2-1 0.51099906 µ 1/2 0 <0.27 - µ 1/2-1 105.658389 2.19703 1/2 0 <31-1/2-1 1777.1 0.2956 Kvarkok flavour (zamat) izospin s c b t down 1/2-1/3 5-15 -1/2 0 0 0 0 up 1/2 +2/3 2-8 +1/2 0 0 0 0 strange 1/2-1/3 100-300 0-1 0 0 0 charm 1/2 +2/3 (1-1.6) 10 3 0 0 +1 0 0 bottom 1/2-1/3 (4.1-4.5) 10 3 0 0 0-1 0 top 1/2 +2/3 ~174 10 3 0 0 0 0 +1 Bozonok Mérték bozonok név spin töltés tömeg [GeV] [GeV] 1 0 0 0 W + 1 +1 80.220 2.08 Z 0 1 0 91.187 2.49 W - 1-1 80.220 2.08 g 1 0 0 0 Higgs bozonok H 0 0 0 >58.4? H + 0 +1 >41.7? H - 0-1 >41.7? 2. A kölcsönhatások osztályozása Az anyagi világban zajló kölcsönhatások megszámlálhatatlanul sok változatot mutatnak. A tapasztalatok rendezése során elt+nt az a figyelemreméltó felismerés, hogy a kölcsönhatások végtelen gazdagsága visszavezethet négy fundamentális kölcsönhatás kombinációjára. Ezek: a gravitációs, a gyenge, az elektromágneses és az ers kölcsönhatás. Fundamentálisnak nevezzük a pontszer+, szerkezetnélküli testek közötti kölcsönhatást. A bels szerkezettel rendelkez, összetett rendszerek esetén effektív kölcsönhatásról beszélünk. A gravitációs kölcsönhatással itt nem fogunk foglalkozni. Jelenleg még nem tudjuk, hogy mi a szerepe a részecskefizikában. Az elektromágneses kölcsönhatásra vonatkozó ismereteink a legkorábbiak: 180 2004-2005/5

Mondá az Úr legyen világosság! (Mózes. Gen. 1). A modern fizika megszületésekor a klasszikus elektrodinamika csodálatos épülete már készen állt csak kvantálni kellett. Bátran mondhatjuk, hogy a részecskefizika a Planck-féle E = n h ( n = 0,1,2,...) összefüggéssel, azaz az elektromágneses tér kvantumos természetének felismerésével kezddött. Az elektromágneses kölcsönhatás során az egyik test által keltett elektro-mágneses tér hatást fejt ki a másikra, és viszont. Kvantumos szinten ez úgy valósul meg, hogy az egyik test által kibocsátott fotont elnyeli egy másik. Dirac-féle fermionok esetén az alapfolyamatot a 2. ábrán látható gráf írja le. 2. ábra Töltött fermionok A kölcsönhatás a csatolási állandó szerepét játszó e elemi töltés nagyságától és a elektromágneses kölcsönhatása fotoncsere útján ' q 1 = k1 k négyes impulzusátadástól függ. 1 A gyenge kölcsönhatás során az elemi fermionok gyenge bozonokat bocsátanak ki és nyelnek el. A Z 0 bozon közvetítésével zajló egyik alapfolyamatot a 3. ábra szemlélteti. A töltéscserével járó kölcsönhatást a 4. ábra illusztrálja. 3. ábra Leptonok gyenge kölcsönhatása Z 0 bozon cseréje útján 4. ábra Leptonok töltéscserével járó gyenge kölcsönhatása W + bozon cseréje útján Minthogy a közvetít bozonok tömege nagyon nagy, azért a kölcsönhatás hatótávja nagyon kicsi. A gyenge kölcsönhatásban részt vehet az összes elemi fermion. Az ers kölcsönhatás a kvarkok szintjén zajlik, amelynek során gluonok cseréldnek: (5. ábra). A gluoncsere alkalmával a kvarkoknak változik a színállapota. A gluonok zérus tömeg+ek, ennek ellenére az általuk közvetített kölcsönhatás hatótávja nem végtelen, ami annak a következménye, hogy a gluontér téregyenletei, ellentétben a Maxwellegyenletekkel, nemlineárisak, másrészt a gluon tér maga is színtöltést hordoz. Ez utóbbiaknak a következménye, hogy a gluonok között is létezik közvetlen kölcsönhatás, amit a 6. ábrán látható gráfokkal szemléltetünk. 5. ábra A színes (zöld és piros) kvarkok közti er1s kölcsönhatás gluoncsere útján 2004-2005/5 181

6. ábra A színtöltést hordozó gluonok közötti er1s kölcsönhatás Az ers kölcsönhatás jellegzetessége, hogy a g csatolási állandó egyáltalán nem konstans, hanem az impulzusátadás függvénye. Nagyon nagy impulzusátadás esetén tart zérushoz, kis impulzusátadásnál viszont meredeken növekszik. Az elz tulajdonság vezet az aszimptotikus szabadsághoz, az utóbbi a kvark bezáráshoz. A Yukawa-elmélet sikere láttán korábban azt hitték, hogy a nukleonok közötti, nukleáris kölcsönhatás, amelyet a pionok közvetítenek, fundamentális jelleg+. Ma már tudjuk, hogy a nukleonok és a mezonok is összetettek és a köztük megvalósuló nukleáris kölcsönhatás igazából összetett rendszerek között ható, van der Proton és neutron közötti nukleáris 7. ábra Waals-típusú effektív kölcsönhatás, amelyet a 7. ábrán látható egyszer+ gráffal kölcsönhatás pion csere útján lehet szemléltetni. Kvark nyelven ennek a 8. ábrán látható összetett gráf felel meg. Korábban jóval többfajta független kölcsönhatást tételeztek fel. Newton volt az, aki felismerte, hogy a földi és az égi mechanika törvényei azonosak, ugyanazon gravitációs kölcsönhatás következtében 8. ábra esik fejünkre az alma és kering a Hold a Proton és neutron közötti Föld körül. Eötvös bizonyította be nagy nukleáris kölcsönhatás pion csere, pontossággal hogy a gravitációs kölcsönhatás független az anyagi minségtl, cseréje útján azaz korrelált kvark-antikvark pár, csak a tömegtl függ, és ez a tömeg azonos a tehetetlenség mértékével. Maxwell ismerte fel, hogy az elektromosságtan és a mágnességtan törvényei nem függetlenek egymástól, az egységes elektromágneses törvények harmonikus kapcsolatot teremtenek közöttük. Száz évvel késbb Salam és Weinberg ismerték fel annak a lehetségét, hogy a gyenge és az elektromágneses kölcsönhatások valójában egy egységes elektrogyenge kölcsönhatás különböz aspektusai. Ennek az egyesített elméletnek az alapján jósolták meg elméletileg a W +, Z 0, W -, gyenge bozonokat, amelyeket kísérletileg meg is találtak. Az egyesített elektrogyenge elmélet megalkotásának sikerén felbuzdulva lépések történtek a Nagy Egyesített Elmélet, azaz a Grand Unified Theory (GUT) kidolgozásának útján, ami az ers 182 2004-2005/5

kölcsönhatást is magába foglalta volna. Ez a próbálkozás eddig nem bizonyult sikeresnek, mert a proton élettartamra adott jóslatát a kísérlet nem ersítette meg. Ennek ellenére a GUT célkit+zései élnek, és elbb utóbb bizonyára megszületik a várt egyesítés. Lovas István a Magyar Tudományos Akadémia tagja Szerves vegyületek nevezéktana III. rész Karbonsavak megnevezése Karbonsavak azok a szénhidrogén származékok, amelyekben egy szénatomon együtt vannak jelen a =O és OH szubsztituensek. A karbonsavak szisztematikus megnevezése az azonos szénatomszámú szénhidrogén alapnevével egybeírt sav szóval történik, nem használható a karbonsav név: CH 3-CH 2- propánsav (nem etánkarbonsav) CH 3-[CH 2] 3- pentánsav (nem használható a valeriánsav név) CH 3-[CH 2] 5- heptánsav HOOC-[CH 2] 5- heptándisav Amennyiben az el nem ágazó oldallánchoz kettnél több karboxilcsoport kapcsolódik, az alapvegyület karboxilcsoporttal helyettesített származékának tekintjük: HOOC-CH 2-CH 2-CH-CH 2-CH 2- Z pentán-1,3,5-trikarbonsav és nem 4-karboxi-heptán-disav A zártláncú szénhidrogén alapvegyületbl levezethet karbonsavak nevét az alapnévhez hozzáadott karbonsav utótaggal ciklohexánkarbonsav képezzük: A triviális megnevezés+ szerves savak közül korlátlanul szubsztituálhatóknak tekinthetk: a) monokarbonsavak közül: CH 3- ecetsav, aminek származékai: CH 3-COONa nátrium-acetát CH 2 = CH- akrilsav (szisztematikus név: prop-2-énsav) Cl 3C- triklórecetsav CH 3-COOC 2H 5 etil-acetát (ecetsav-etilészter) benzoesav CH 3-COCl ecetsav-klorid (CH 3-CO) 2O ecetsav-anhidrid 2-naftolsav 2004-2005/5 183