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
Az ismeretgyűjtés eszközei
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
Képalkotás-feloldóképesség
Képalkotás-feloldóképesség
A fény hullám: Hullámok feloldóképessége λ = c/ν
Részecskék feloldóképessége A részecske is hullám: elektron szóródási képe aranyfólián: λ = p ~ E
α-részecske hullámhossza λ Az atom sugara ~ 1000 λ
Rutherford kísérlete
A modern mikroszkópok részecskegyorsítók Gyorsítás elektrosztatikus térben Modern gyorsítás hullámlovaglással
A modern mikroszkópok részecskegyorsítók Lineáris gyorsítók Tároló- és ütközőgyűrűk Az LHC-ben szupravezető mágnesek (1,9K) tartják körpályán a protonnyalábot
Modern megvalósítás: CERN
Látás az ütközőgyűrűvel Matematikai modell alapján megjósoljuk az ütközések lehetséges kimeneteleinek várható gyakoriságát, és a jóslatot összehasonlítjuk a mért eseményszámokkal (nem igazi mikroszkóp)
És most következik http://www.szgti.bmf.hu/fizika/cern-sajatkezuleg
Lássuk a részecskéket! A CERN sajátkezűleg honlappal
Ismétlés: detektor - ütközőnyaláb
Egy e + e - ütközés eredménye
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
Antianyag Anyag - Az elektromos vonzást fotonok közvetítik
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
A protonokból és neutronokból kilógó erőhatás tartja össze az atomot. Akkor végre értjük az atom működését
Részecskecsaládok + antirészecskéik
Kölcsönhatások
Részecskék kölcsönhatása
Detektor szerkezete
Jellegzetes események a LEP OPAL detektorán
Jellegzetes események a LEP OPAL detektorán
Jellegzetes események a LEP OPAL detektorán
e + e - keletkezik
müonpár keletkezik
két hadronsugár keletkezik
három hadronsugár
3-hadronsugaras esemény nagyítva
3-hadronsugaras esemény forgatva
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
Erős csatolás 1.
Erős csatolás 2. d = 5 GeV/c 2
A futó csatolás Erős SUSY Standard Model Gyenge Elektromágneses
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.
SPIN ½ FERMIONOK SPIN 0 BOZONOK Leptonok Kvarkok SUSY Leptonok Skvarkok Az anyag családjai A SUSY részecskék családjai
Mi a részecskék tömegének eredete? Mass t e d u s c b
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.
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.
A Higgs-bozon felfedezésének csatornája: pp ÿ H ÿ ZZ ÿ 4l
Az LHC gyorsítógyűrű
Az LHC alagút
Az ATLAS és a CMS detektorok Az ATLAS úszna a vízen, a CMS tömge 1 Eiffel torony tömegével kb. egyenlő
A részecskecsaládok száma
A részecskecsaládok száma 1.
A részecskecsaládok száma 2. x = e, müon, tau, hadron, neutrinó (nem látható)
A részecskecsaládok száma 3. A x: elágazási arány Γ x /Γ teljes n: nem látható, azaz neutrínó.
Az ősrobbanás
A mikrohullámú kozmikus háttérsugárzás Amikor az atomok befogták az elektronokat, akkor a világegyetem átlátszóvá vált. Az akkori (380 000 éves Világegyetem) fotonjait háttérsugárzásként érzékeljük. Wilkinson Microwave Anisotropy Probe
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.
azaz a Világegyetem sík
A Világegyetem összetétele
Köszönöm a figyelmet!
A neutrínóoszcilláció
Atmoszférikus oszcilláció