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
Hullámok feloldóképessége A fény hullám:
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 A mag „keringő” elektronokkal nanométer
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 g2-tel arányos. Az α = g2 /4π neve csatolás. • Más-más értékű különböző kölcsönhatások esetén
Erős csatolás 1.
Erős csatolás 2.
d = 5 GeV/c2
A „futó” csatolás
Erős
Gyenge Elektromágneses
SUSY Standard
Model
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.
Az anyag családjai
SUSY
Skvarkok
SPIN 0 BOZONOK
Leptonok
Leptonok
Kvarkok
SPIN ½ FERMIONOK
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. Ax: elágazási arány Γx/Γteljes 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
