Wstęp do Fizyki Jądra Atomowego i cząstek elementarnych. III. Leptony i kwarki

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Wielkość: px
Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Wstęp do Fizyki Jądra Atomowego i cząstek elementarnych. III. Leptony i kwarki"

Transkrypt

1 Wstęp do Fizyki Jądra Atomowego i cząstek elementarnych III. Leptony i kwarki Jan Królikowski pok. 123 w Pawilonie IPJ J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

2 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

3 Historia idei: Nauka starożytna i średniowieczna skłaniały się raczej do koncepcji ciągłej, nieskończenie podzielnej materii (Arystoteles). Atomiści starożytni (Leucyp, Demokryt ) byli wyraźnie w mniejszości. Jedną z trudności była konieczna koncepcja PRÓŻNI. Badania nad chemicznymi własnościami substancji (Oświecenie XVIII/XIX w.) doprowadziło do koncepcji atomów, cząsteczek i pierwiastków chemicznych (Lavoisier, Dalton) Od 2-giej połowy XIX w koncepcja atomu (chemicznego) nie była kontestowana. Jego elementarność bądź złożoność była przedmiotem debat. Podobnie jego stabilność rozpady promieniotwórcze (Becquerel 1896, P. i M. Curie). Odkrycie atomu elektryczności ujemnej czyli elektronu przez J.J. Thompsona w 1897 udowodniła, że atom jest złożony. W 1911 Geiger, Marsden i Rutherford odkryli JĄDRO ATOMOWE planetarny model atomu (Bohr 1913). J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

4 Historia idei cd. W latach 1930 dokonano kilku bardzo istotnych odkryć: Neutronu (Chadwick) symetrii izospinowej pronon- neutron i zrozumienie budowy jąder atomowych. Teorii rozpadu beta i istnienia neutrin (Fermi, Pauli). Pozytonów (Anderson)- pierwszych antycząstek. Mionów (Anderson)- cząstek 205 razy cięższych od elektronów, z którymi nie wiedziano co zrobić. Sztucznej promieniotwórczości (I. Curie, Joliot- Curie) bardzo wiele nietrwałych nuklidów Rozszczepienia uranu (Hahn, Strassemann, M. Geppert-Mayer) Sformułowano mezonową teorię sił jądrowych (h. Yukawa) Lata to: Odkrycie mezonów pi i K, antyprotonów i wielu nietrwałych hadronów. Elektrodynamika kwantowa (kwantowa teoria pola oddziaływań e-m). Symetria SU(3) i model kwarkow. Rozpraszanie głebokonieelastyczne leptonów na nukleonach i utożsamienie partonów z kwarkami. J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

5 Historia cd. Rozwój technik badawczych doprowadził do zbadania struktury materii do odległości ~10-19 m. Materia na tych odległościach ma własności kwantowe m.in. wykazuje dualizm korpuskularno- falowy. Brak jest jednoznacznej definicji cząstki elementarnej czy też obiektu elementarnego, brak też dobrej definicji złożoności. Wiemy, że atomy (r~10-10 m), jądra atomowe, protony, neutrony i mezony pi są złożone (r~10-15 m). Kwarki i leptony wydają się nie mieć struktury. Uważamy je za obiekty elementarne Modelu Standardowego, najlepszej znanej teorii oddziaływań fundamentalnych. J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

6 Epoki w historii Wielkiego Wybuchu Epoka t lower t upper Wydarzenia Augustyoska 0? Plancka 10-43? ; Kwantowa grawitacja GUT Grawitacja oddziela się od GUT Elektrosłaba E-w oddziela się od QCD; inflacja, reheating; BBN; łamanie SUSY Kwarkowa SSB; masy fermionów Hadronowa Oddzielają się BB neutrina Leptonowa 1 3 min Anihilacja (anty)materii, nie ma nowych par l + l- Fotonowa 3min lat Zdominowana przez fotony: <70 000, nukleosynteza: 3min <t<20 min, recombinacja= J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

7 Struktura materii w Modelu Standardowym: Cząstki-fermiony (spin=1/2) Nośniki- bozony (spin=1 lub2) oraz Cząstki Higgsa (spin=0) J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

8 Cząstki w Modelu Standardowym Materia Nośniki oddziaływao Tego szukamy! Mechanizm nadawania masy J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

9 4 oddziaływania fundamentalne Grawitacyjne, nie znamy teorii kwantowej. Ważne dla energii ~masy Plancka GeV. Elektromagnetyczne Słabe TEORIE KWANTOWE } Elektrosłabe Silne- chromodynamika kwantowa i uwięzienie kwarków J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

10 Obiekty fundamentalne: leptony J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

11 (górny) Obiekty fundamentalne: kwarki J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

12 Oddziaływania fundamentalne Opis kwantowy oddziaływań fundamentalnych: poprzez wymianę kwantów pola (nośników oddziaływań) Zasięg oddziaływania ~1/masa kwantu 2 Prawdopodobieostwo emisji kwantu proporcjonalne do g 2 g-stała sprzężenia Cząstki koocowe Kwant pola Cząstki początkowe Kierunek biegu czasu g-stała sprzężenia J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

13 Nie znamy kwantowej teorii grawitacji Oddziaływania 1 Stała grawitacji Newtona G N J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

14 Oddziaływania 2 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Elektrodynamika kwantowa

15 Oddziaływania 3 W MS oddziaływania elektrosłabe J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

16 Oddziaływania słabe cd. Teoria punktowego oddziaływania czterofermionowego Fermiego 1934: poprawnie opisuje rozpad beta jąder: n ΔQ=+1 p Stała Fermiego G F e Anty ν ΔQ=-1 Jest to teoria oddziaływania 2 prądów naładowanych: hadronowego (n i p) i leptonowego (elektron i neutrino) J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

17 Oddziaływania słabe cd. Późniejsze (lata ) odkrycia innych własności oddziaływań słabych: Łamanie parzystości P: prądy słabe mają strukturę lorentzowską 4-wektorów V i 4- wektorów osiowych A teoria V-A Gell-manna i Feynmana Łamanie parzystości kombinowanej CP w rozpadach K 0 (Cronin, Fitch, Turlay i Christansen). Stałe sprzężenia kwarków modyfikowane przez macierz Cabibbo (m. C-Kobayashi-Maskawy). J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

18 Oddziaływania słabe cd Unitarna macierz CKM: d' s' b' V V V ud cd td V V V Macierz Cabibbo d s b Rozwinięcie Wolfensteina w małym parametrze : us cs ts V V V ub cb tb J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

19 Oddziaływania słabe cd. Wyniki pomiarów modułów elementów V (PDG 2008): J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

20 Oddziaływania słabe cd. Oddziaływania punktowe czy przenoszone przez bardzo ciężkie kwanty pola o spinie J=1? 2 g GF 2 M W Zasięg oddziaływania ~1/masa kwantu 2 p g-stała sprzężenia anty ν Kwant pola W - e g-stała sprzężenia g V,g A n Kierunek biegu czasu J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

21 Oddziaływania słabe cd. Teoria Weinberga- Salama: 3 wektorowe bozony przenoszące słabe oddziaływania: neutralny Z 0 i dwa naładowane W - i W +. Oddziaływania W zgodne z teorią V-A: g A =-g V. Oddziaływania Z bardziej skomplikowane- zależą od ładunku Q i trzeciej składowej słabego izospinu I 3 fermionu f od którego sprzęga się Z oraz od dowolnego parametru sin 2 kąta Weinberga W : g Vf I 3 f 2Q f sin 2 W g Af I 3 f J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

22 Oddziaływania 4 Kwarki są uwięzione w hadronach MS: chromodynamika kwantowa J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

23 Oddziaływania silne W oddziaływaniach silnych zachowana jest Liczba Barionowa B = liczba kwarkówliczba antykwarków. Zachowane są też liczby kwarków poszczególnych zapachów. Ponadto zachowana jest parzystość P, symetria ładunkowa C oraz parzystość kombinowana CP. J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

24 Oddziaływania silne hadrony cd. Od końca lat 1940 odkryto wiele (>300) hadronów- cząstek silnie oddziałujących, będących bądź mezonami (układy kwark- antykwark o spinie całkowitym) bądź barionami (układy trzech kwarków o spinie połówkowym). Są to cząstki nietrwałe. Większość tych cząstek rozpada się poprzez oddziaływania silne na inne hadrony w ciągu bardzo krótkich czasów (<10-22 s). Są to tzw. rezonanse. Obserwujemy także rozpady elektromagnetyczne np. rozpad 0. Typowe czasy życia to s. Rozpady słabe hadronów mogą prowadzić do stanów końcowych czysto hadronowych, hadronowo- leptonowych i czysto leptonowych. Oto przykłady: 0 0 K ; K e e; Czasy życia rozpadów słabych: s. K J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

25 Hadrony To układy związane kwarków. Wiązanie zapewniają siły kolorowe przenoszone przez gluony. Występują układy związane, neutralne kolorowo: kwark- antykwark= mezony, 3 kwarków= bariony, 3 antykwarków = antybariony J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

26 Masy kwarków i uwięzienie J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

27 Zasady zachowania J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

28 Model kwarków Gell-Manna i Zweiga J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

29 Kwarki u, d, s J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

30 Rozszerzenie na 4 kwarki J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

31 Ładunek, izospin, liczba barionowa, dziwność J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

32 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

33 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

34 Hadrony= Mezony i Bariony Mezon= kwark i antykwark J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

35 Bariony= uklady 3 kwarkow J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

36 Najlżejsze mezony pseudoskalarne J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

37 Cięższe mezony wektorowe J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

38 Jeszcze cięższe- tensorowe J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

39 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

40 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

41 Liczby kwantowe mezonów J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

42 Wzbudzenia radialne J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

43 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

44 Potencjał oddziaływań kwark- antykwark J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

45 Mezony O - z u,d, s, c J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

46 Mezony powabne J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

47 Mezony piękne J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

48 Najlżejsze bariony oktet (u,d,s) ½ + J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

49 Dekuplet 3/2 + J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

50 Po dodaniu kwarka c J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

51 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

52 Bariony piękne J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

53 Zaobserwowane bariony piękne (2009) J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

54 Liczna stanów barionowych {u,d,s,c, b} J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

55 Model Standardowy Bardzo dobrze sprawdzona ~M Z Teoria Elektrosłaba Model Standardowy Chromodynamika kwantowa QCD pqcd dobrze sprawdzona Niewiele wiadomo Mechanizm Spontanicznego Łamania Symetrii Z 0 /W LEP/SLC/ TeVatron Fizyka Zapachu Fabryki B/ TeVatron DIS, TeVatron, QCD a Ciężkie Jony Poszukiwania cząstek Higgsa J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

56 Oddziaływania elektrosłabe LEP/ SLC/ TeVatron Zgodność doświadczenia z teorią ~ J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

57 Fizyka zapachu Buras HEP_EPS_09 Impressive success of CKM model, no deviation from Standard Model! J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

58 Perturbacyjna Chromodynamika kwantowa Schleper HEP_EPS_09 HERA-PDFs: significantly increased accuracy, some differences compared to previous analyses J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

59 SPONTANICZNE ŁAMANIE SYMETRII I CZĄSTKI HIGGSA J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

60 Poszukiwanie higgsów Mechanizmy produkcji i rozpadów higgsów: Cząstki Higgsa sprzęgają się najmocniej do najcięższych cząstek, na które mogą się rozpaść. Np. rozpad H W W dominuje dla 140 < m H < 2 m W czyli w obszarze mas higgsów GeV/c 2. Stąd poszukiwanie higgsów polega na badaniu różnych kanałów rozpadów zależnie od obszaru masy poszukiwanej cząstki. Ponieważ możliwości detekcji, tło i zdolności rozdzielcze różnych kanałów rozpadu są różne, czułość eksperymentów na odkrycie higgsów zależy od masy higgsów. J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

61 Jan Królikowski Fizyka Cząstek Elementarnych II

62 Problem hierarchii i naturalność Jan Królikowski Fizyka Cząstek Elementarnych II

63 Jan Królikowski Fizyka Cząstek Elementarnych II

64 Produkcja i rozpad higgsa Czułośd w poszczególnych kanałach zależy od masy higgsów J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

65 Doświadczenia z CDF i D0 Poszukiwanie higgsów przy małych masach (<140_GeV) jest bardzo trudne i wymaga szczególnego wysiłku doświadczalnego (np. precyzyjna kalibracja kalorymetrów itp.) Wymagania dla detektorów: -Doskonały kalorymetr elektromagnetyczny -Identyfikacja dżetów b (liczniki wierzchołka) -Identyfikacja i wyzwalanie na dżety taonowe J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

66 Higgs production at Tevatron/LHC Conway HEP_EPS_09 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

67 Limit on Higgs Cross Section Conway J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

68 Więzy dla cząstek Higgsa (LEP/SLC/TeVatron) J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

69 Np < m H <140 rozpady na 2 CMS B S Znaczoność sygnału: z S B Liczba przypadków tła B jest tym większa im gorsza jest rozdzielczość masy niezmienniczej 2. Rozdzielczość masy zależy od: rozdzielczości energii kwantów w kalorymetrze e-m, rozdzielczości kąta między pędami dwóch kwantów. J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

70 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

71 ODKRYCIE HIGGSA z>5 10/fb z S B Ldt 1/fb 0.1/fb Znaczoność sygnału wzrasta ze scałkowaną świetlnością L. L ( ) ~ /pb= = /fb J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

72 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

73 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

74 P(n, ) n n! e J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

75 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

76 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

77 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

78 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

79 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

80 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

81 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

82 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

83 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

84 Rozpraszanie WW oknem na SSB dla dużych mas Dżet W Będzie wymagało co najmniej 30/fb CMS Dżet spektator Trudna separacja sygnału od tła Dżet spektator Lepton (mion) Skomplikowany stan końcowy: mion+ dżet W+ 2 dżety spektatorzy J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

85 Brak sygnałów niezgodnych z MS Badania obecnie koncentrują się na: 1. Precyzyjnych pomiarach pqcd 2. Spontanicznym Łamaniu Symetrii (Higgs, top<) 3. Zderzeniach (Ultrarelatywistycznych) Ciężkich Jonów i teoriach nieperturbacyjnych 4. Fizyce zapachu (sprzężenia W do kwarków i leptonów) J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

86 Jedyne wątpliwości są natury teoretycznej Poprawki pętlowe do masy higgsów Problem hierarchii Contini Krakow 2009 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

87 Dodatek Kwantowy moment pędu i kwantowy moment magnetyczny w modelu wektorowym J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

88 II.4.1 Ogólne własności wektora kwantowego momentu pędu Podane poniżej własności kwantowych wektorów momentu pędu i związanych z nimi wektorów momentu magnetycznego zostały poznane dzięki żmudnym badaniom widm atomowych przede wszystkim rozszczepień subtelnych linii, rozszczepień wiązek atomowych oraz rozszczepień Zeemana linii widmowych w zewnętrznych polach magnetycznych. Na gruncie modelu Bohra-Sommerfelda wyniki te doprowadziły do fenomenologicznego MODELU WEKTOROWEGO dodawania kwantowych wektorów momentu pędu. Matematyczne uzasadnienie modelu wektorowego poprzez własności komutacyjne operatorów momentu pędu zostało sformułowane w mechanice kwantowej. J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

89 Ogólne własności wektora kwantowego momentu pędu cd. Kwantowy moment pędu: Wielkość wektorowa, w mechanice kwantowej możemy jednocześnie zmierzyć tylko jego kwadrat długości i jedną z jego składowych (rzut momentu pędu na wyróżnioną oś); np. dla orbitalnego momentu pędu L możemy jednocześnie zmierzyć wartości oczekiwane <L 2> i <L z >: L = ( + 1) L 2 2 z = m Wektor kwantowego momentu pędu opisywany więc jest przez podanie dwóch liczb kwantowych: l i m = -l,...,l (2l+1 wartości) J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

90 Ogólne własności wektora kwantowego momentu pędu cd. Liczba kwantowa l może przybierać wartości całkowite dla orbitalnych momentów pędu, całkowite lub połówkowe dla spinów (wewnętrznych momentów pędu cząstek), całkowite lub połówkowe dla całkowitego momentu pędu - sumy wektorowej momentu orbitalnego i spinowego. Magnetyczna liczba kwantowa m przebiega wartości od l do l co jeden. Liczba rzutów momentu pędu na wyróżnioną oś jest równa (2l+1) i jest nieparzysta dla orbitalnych momentów pędu i całkowitych spinów m = -l,...,0,...l, parzysta dla połówkowych spinów i połówkowych całkowitych momentów pędu. J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

91 Ogólne własności wektora kwantowego momentu pędu cd. Wyobrażenie kwantowego wektora orbitalnego mementu pędu o l=3 Dla l=3 m=-3,-2, -1,0, 1, 2, 3 wyróżniona oś L = ( + 1) = = 3 = 2 3 L Z = m m=2 m=1 m=0 m= -1 m= -2 m=3 m= -3 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

92 Ogólne własności wektora kwantowego momentu pędu cd. Dodawanie kwantowych wektorów momentów pędu Skoro kwantowe wektory określone są przez podanie pary liczb kwantowych l i,m i >, i=1,2 suma wektorowa dwóch kwantowych wektorów też musi być jednoznacznie określona przez parę liczb L,M>. Zachodzą związki: M = m + m 1 2 L może przebiega ć wartości od + do max (, M ) 2 2 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

93 Ogólne własności wektora kwantowego momentu pędu cd.. Dodawanie kwantowych momentów pędów cd. Oś kwantyzacji l 2, m 2 L=m 2 -m 1 m 2 L=l 1 + l 2 m 1 l 1, m 1 J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

94 II.4.2 Moment magnetyczny w ruchu orbitalnym Klasycznie: pętla o powierzchni A przez którą płynie prąd I posiada moment magnetyczny =AIn skierowany wzdłuż wersora normalnego do powierzchni pętli n. W zewnętrznym polu magnetycznym B energia potencjalna pętli: V=-B =- B cos =B B m Moment magnetyczny elektronu na orbicie Bohra Skoro q e I = = - i L=mer r T 2 oraz L =I r 2 1 e n = - e r 2 n = -g L 2 2m B Magneton Bohra e - = = Am 2m e ( ) e g L =1 B 24 2 L J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

95 Magneton Bohra w różnych jednostkach Magneton Bohra wynosi e 24 2 B A m 2me A J / T ev / T J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

96 Moment magnetyczny w ruchu orbitalnym cd. We wzorze powyżej wprowadziliśmy czynnik Landego g L, który dla orbitalnego momentu magnetycznego wynosi jeden. Wektor momentu magnetycznego związany z ruchem orbitalnym elektronu jest antyrównoległy do wektora orbitalnego momentu pędu. Podobnie jest dla spinowego momentu magnetycznego, który jest antyrównoległy do wektora spinu elektronu. Występuje jednak zasadnicza różnica. W dalszej części wykładu okaże się, że momenty magnetyczne związane ze spinem mają spinowy czynnik Landego g S = 2 Momenty magnetyczne związane z całkowitym momentem pędu J, wektorową sumą spinowego i orbitalnego momentu pędu mają czynniki Landego zależne od orbitalnego momentu pędu L i spinowego momentu pędu S. Wektor momentu magnetycznego związanego z całkowitym momentem pędu J na ogół nie jest antyrównoległy do wektora J. J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

97 Moment magnetyczny w ruchu orbitalnym cd. Precesja i orientacja orbitalnego momentu magnetycznego w polu magnetycznym Częstość precesji B p B sin L L B = = = B = L L sin g B L z =m p B L p p dt e - dl L L+dL z =-m B Kwantowanie przestrzenne: tylko rzuty L i na kierunek pola są bezpośrednio obserwowalne J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

98 II.4.3 Spin elektronu i spinowy moment magnetyczny Bezpośredni pomiar momentów magnetycznych atomów oraz doświadczalne wykazanie kwantowania przestrzennego stało się możliwe po 1921, kiedy to zbadano po raz pierwszy odchylanie wiązek atomowych w niejednorodnym polu magnetycznym. Doświadczenie Sterna-Gerlacha Wiązka atomów srebra (stan 2 S 1/2 ) odchyla się w niejednorodnym polu B. Zaobserwowano 2 linie. Klasycznie powinno się obserwować ciągły rozkład. Kwantowanie przestrzenne całkowitego momentu orbitalnego dawałoby nieparzystą liczbę linii. J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

99 Spin elektronu i spinowy moment magnetyczny cd. Odchylenie spowodowane jest przez składową siły w kierunku pionowym: ( ) B B Fz = -grad - B = cos = z z z Pomiar odchyleń pozwalał stwierdzić, że: z Dla wszystkich badanych atomów o jednym elektronie w stanie s na ostatniej powłoce otrzymujemy takie same wyniki. Prowadzi to wniosków: Orbitalne momenty magnetyczne znoszą się. Mierzymy wyłącznie magnetyzm spinowy elektronu w stanie s (l=0). e s =-gs s 2m i spinowy czynnik Landego g s =2 oraz możemy wprowadzić spinowe e liczby kwantowe s i m s odpowiednio równe ½ i 1/2. Dokładną teorię spinu elektronu podał Dirac (1928), który obliczył g s =2 ze swojego relatywistycznego równania. Dokładniej g s = (poprawki QED) = B J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

Cząstki elementarne. Składnikami materii są leptony, mezony i bariony. Leptony są niepodzielne. Mezony i bariony składają się z kwarków.

Cząstki elementarne. Składnikami materii są leptony, mezony i bariony. Leptony są niepodzielne. Mezony i bariony składają się z kwarków. Cząstki elementarne Składnikami materii są leptony, mezony i bariony. Leptony są niepodzielne. Mezony i bariony składają się z kwarków. Cząstki elementarne Leptony i kwarki są fermionami mają spin połówkowy

Bardziej szczegółowo

Fizyka cząstek elementarnych i oddziaływań podstawowych

Fizyka cząstek elementarnych i oddziaływań podstawowych Fizyka cząstek elementarnych i oddziaływań podstawowych Wykład 1 Wstęp Jerzy Kraśkiewicz Krótka historia Odkrycie promieniotwórczości 1895 Roentgen odkrycie promieni X 1896 Becquerel promieniotwórczość

Bardziej szczegółowo

Symetrie. D. Kiełczewska, wykład 5 1

Symetrie. D. Kiełczewska, wykład 5 1 Symetrie Symetrie a prawa zachowania Spin Parzystość Spin izotopowy Multiplety hadronowe Niezachowanie parzystości w oddz. słabych Sprzężenie ładunkowe C Symetria CP Zależność spinowa oddziaływań słabych

Bardziej szczegółowo

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 5 cząstki elementarne i oddzialywania

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 5 cząstki elementarne i oddzialywania Elementy Fizyki Jądrowej Wykład 5 cząstki elementarne i oddzialywania atom co jest elementarne? jądro nukleon 10-10 m 10-14 m 10-15 m elektron kwark brak struktury! elementarność... 1897 elektron (J.J.Thomson)

Bardziej szczegółowo

Cząstki i siły. Piotr Traczyk. IPJ Warszawa

Cząstki i siły. Piotr Traczyk. IPJ Warszawa Cząstki i siły tworzące nasz wszechświat Piotr Traczyk IPJ Warszawa Plan Wstęp Klasyfikacja cząstek elementarnych Model Standardowy 2 Wstęp 3 Jednostki, konwencje Prędkość światła c ~ 3 x 10 8 m/s Stała

Bardziej szczegółowo

Karta przedmiotu. Przedmiot Grupa ECTS. Fizyka Wysokich Energii 9. Kierunek studiów: fizyka. Specjalność: fizyka

Karta przedmiotu. Przedmiot Grupa ECTS. Fizyka Wysokich Energii 9. Kierunek studiów: fizyka. Specjalność: fizyka Wydział Fizyki, Uniwersytet w Białymstoku Kod USOS Karta przedmiotu Przedmiot Grupa ECTS Fizyka Wysokich Energii 9 Kierunek studiów: fizyka Specjalność: fizyka Formy zajęć Wykład Konwersatorium Seminarium

Bardziej szczegółowo

Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się w pewnym cyklu (zebrane w grupy 2, 8, 8, 18, 18, 32 pierwiastków).

Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się w pewnym cyklu (zebrane w grupy 2, 8, 8, 18, 18, 32 pierwiastków). Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się w pewnym cyklu (zebrane w grupy 2, 8, 8, 18, 18, 32 pierwiastków). 1925r. postulat Pauliego: Na jednej orbicie może znajdować się nie więcej

Bardziej szczegółowo

Cząstki elementarne wprowadzenie. Krzysztof Turzyński Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski

Cząstki elementarne wprowadzenie. Krzysztof Turzyński Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski Cząstki elementarne wprowadzenie Krzysztof Turzyński Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski Historia badania struktury materii XVII w.: ruch gwiazd i planet, zasady dynamiki, teoria grawitacji, masa jako

Bardziej szczegółowo

II.6 Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym

II.6 Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym II.6 Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym 1. Kwantowanie przestrzenne w zewnętrznym polu magnetycznym. Model wektorowy raz jeszcze 2. Zjawisko Zeemana Normalne zjawisko Zeemana i jego wyjaśnienie w modelu

Bardziej szczegółowo

Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Oddziaływania słabe 4.IV.2012

Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Oddziaływania słabe 4.IV.2012 Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 8sem.letni.2011-12 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW Oddziaływania słabe Cztery podstawowe siły Oddziaływanie grawitacyjne Działa między wszystkimi cząstkami, jest

Bardziej szczegółowo

Własności jąder w stanie podstawowym

Własności jąder w stanie podstawowym Własności jąder w stanie podstawowym Najważniejsze liczby kwantowe charakteryzujące jądro: A liczba masowa = liczbie nukleonów (l. barionów) Z liczba atomowa = liczbie protonów (ładunek) N liczba neutronów

Bardziej szczegółowo

Oddziaływania fundamentalne

Oddziaływania fundamentalne Oddziaływania fundamentalne Silne: krótkozasięgowe (10-15 m). Siła rośnie ze wzrostem odległości. Znaczna siła oddziaływania. Elektromagnetyczne: nieskończony zasięg, siła maleje z kwadratem odległości.

Bardziej szczegółowo

Rozpad alfa. albo od stanów wzbudzonych (np. po rozpadzie beta) są to tzw. długozasięgowe cząstki alfa

Rozpad alfa. albo od stanów wzbudzonych (np. po rozpadzie beta) są to tzw. długozasięgowe cząstki alfa Rozpad alfa Samorzutny rozpad jądra (Z,A) na cząstkę α i jądro (Z-2,A-4) tj. rozpad 2-ciałowy, stąd Widmo cząstek α jest dyskretne bo przejścia zachodzą między określonymi stanami jądra początkowego i

Bardziej szczegółowo

Oddziaływanie pomiędzy kwarkami i leptonami -- krótki opis Modelu Standardowego

Oddziaływanie pomiędzy kwarkami i leptonami -- krótki opis Modelu Standardowego Oddziaływanie pomiędzy kwarkami i leptonami -- krótki opis Modelu Standardowego Początkowe poglądy na temat oddziaływań Ugruntowanie poglądów poprzednich- filozofia mechanistyczna Kartezjusza ciała zawsze

Bardziej szczegółowo

WYKŁAD 8. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Oddziaływania słabe

WYKŁAD 8. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Oddziaływania słabe Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 8 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW Oddziaływania słabe Cztery podstawowe siłyprzypomnienie Oddziaływanie grawitacyjne Działa między wszystkimi cząstkami, jest

Bardziej szczegółowo

Bozon Higgsa prawda czy kolejny fakt prasowy?

Bozon Higgsa prawda czy kolejny fakt prasowy? Bozon Higgsa prawda czy kolejny fakt prasowy? Sławomir Stachniewicz, IF PK 1. Standardowy model cząstek elementarnych Model Standardowy to obecnie obowiązująca teoria cząstek elementarnych, które są składnikami

Bardziej szczegółowo

Wstęp do Modelu Standardowego

Wstęp do Modelu Standardowego Wstęp do Modelu Standardowego Dynamika oddziaływań cząstek Elektrodynamika kwantowa (QED) Chromodynamika kwantowa (QCD) Oddziaływania słabe Tomasz Szumlak AGH-UST Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej

Bardziej szczegółowo

czastki elementarne Czastki elementarne

czastki elementarne Czastki elementarne czastki elementarne "zwykła" materia, w warunkach które znamy na Ziemi, które panuja w ekstremalnych warunkach na Słońcu: protony, neutrony, elektrony. mówiliśmy również o neutrinach - czastki, które nie

Bardziej szczegółowo

Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 5

Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 5 Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 5 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW 17.III.2010 Oddziaływania: elektromagnetyczne i grawitacyjne elektromagnetyczne i silne (kolorowe) Biegnące stałe sprzężenia:

Bardziej szczegółowo

Promieniowanie jonizujące

Promieniowanie jonizujące Promieniowanie jonizujące Wykład II Promieniotwórczość Fizyka MU, semestr 2 Uniwersytet Rzeszowski, 8 marca 2017 Wykład II Promieniotwórczość Promieniowanie jonizujące 1 / 22 Jądra pomieniotwórcze Nuklidy

Bardziej szczegółowo

Z czego i jak zbudowany jest Wszechświat? Jak powstał? Jak się zmienia?

Z czego i jak zbudowany jest Wszechświat? Jak powstał? Jak się zmienia? Z czego i jak zbudowany jest Wszechświat? Jak powstał? Jak się zmienia? Cząstki elementarne Kosmologia Wielkość i kształt Świata Ptolemeusz (~100 n.e. - ~165 n.e.) Mikołaj Kopernik (1473 1543) geocentryzm

Bardziej szczegółowo

Atomy mają moment pędu

Atomy mają moment pędu Atomy mają moment pędu Model na rysunku jest modelem tylko klasycznym i jak wiemy z mechaniki kwantowej, nie odpowiada dokładnie rzeczywistości Jednakże w mechanice kwantowej elektron nadal ma orbitalny

Bardziej szczegółowo

Model Standardowy i model Higgsa. Sławomir Stachniewicz, IF PK

Model Standardowy i model Higgsa. Sławomir Stachniewicz, IF PK Model Standardowy i model Higgsa Sławomir Stachniewicz, IF PK 1. Wstęp. Model Standardowy to obecnie obowiązująca teoria cząstek elementarnych, które są składnikami materii. Model Higgsa to dodatek do

Bardziej szczegółowo

Już wiemy. Wykład IV J. Gluza

Już wiemy. Wykład IV J. Gluza Już wiemy Oddziaływania: QED, QCD, słabe Ładunek kolor, potencjały w QED i QCD Stała struktury subtelnej zależy od odległości od ładunku: wielkie osiągnięcie fizyki oddziaływań elementarnych (tzw. running)

Bardziej szczegółowo

WYKŁAD 6. Oddziaływania kolorowe cd. Oddziaływania słabe. Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników

WYKŁAD 6. Oddziaływania kolorowe cd. Oddziaływania słabe. Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników WYKŁAD 6 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW 11.XI.2009 Oddziaływania kolorowe cd. Oddziaływania słabe Cztery podstawowe oddziaływania Oddziaływanie grawitacyjne

Bardziej szczegółowo

Masy cząstek vs. struktura wewnętrzna

Masy cząstek vs. struktura wewnętrzna Masy cząstek vs. struktura wewnętrzna Leptony Hadrony Skąd wiemy, że atomy mają strukturę? Podobnie jak na atomy można spojrzeć na hadrony Rozpatrzmy wpierw proton i neutron http://pdg.lbl.gov 938.27203(8)

Bardziej szczegółowo

Oddziaływania. Przekrój czynny Zachowanie liczby leptonowej i barionowej Diagramy Feynmana. Elementy kwantowej elektrodynamiki (QED)

Oddziaływania. Przekrój czynny Zachowanie liczby leptonowej i barionowej Diagramy Feynmana. Elementy kwantowej elektrodynamiki (QED) Oddziaływania Przekrój czynny Zachowanie liczby leptonowej i barionowej Diagramy Feynmana Elementy kwantowej elektrodynamiki (QED) Teoria Yukawy Zasięg oddziaływań i propagator bozonowy Równanie Diraca

Bardziej szczegółowo

LHC i po co nam On. Piotr Traczyk CERN

LHC i po co nam On. Piotr Traczyk CERN LHC i po co nam On Piotr Traczyk CERN LHC: po co nam On Piotr Traczyk CERN Detektory przy LHC Planowane są 4(+2) eksperymenty na LHC ATLAS ALICE CMS LHCb 5 Program fizyczny LHC 6 Program fizyczny LHC

Bardziej szczegółowo

WSTĘP DO FIZYKI CZĄSTEK. Julia Hoffman (NCU)

WSTĘP DO FIZYKI CZĄSTEK. Julia Hoffman (NCU) WSTĘP DO FIZYKI CZĄSTEK Julia Hoffman (NCU) WSTĘP DO WSTĘPU W wykładzie zostały bardzo ogólnie przedstawione tylko niektóre zagadnienia z zakresu fizyki cząstek elementarnych. Sugestie, pytania, uwagi:

Bardziej szczegółowo

Wyk³ady z Fizyki. Zbigniew Osiak. Cz¹stki Elementarne

Wyk³ady z Fizyki. Zbigniew Osiak. Cz¹stki Elementarne Wyk³ady z Fizyki 13 Zbigniew Osiak Cz¹stki Elementarne OZ ACZE IA B notka biograficzna C ciekawostka D propozycja wykonania doświadczenia H informacja dotycząca historii fizyki I adres strony internetowej

Bardziej szczegółowo

Teoria Wielkiego Wybuchu FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Teoria Wielkiego Wybuchu FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ Teoria Wielkiego Wybuchu Epoki rozwoju Wszechświata Wczesny Wszechświat Epoka Plancka (10-43 s): jedno podstawowe oddziaływanie Wielka Unifikacja (10-36 s): oddzielenie siły grawitacji od reszty oddziaływań

Bardziej szczegółowo

Fizyka cząstek 5: Co dalej? Brakujące wątki Perspektywy Astrocząstki

Fizyka cząstek 5: Co dalej? Brakujące wątki Perspektywy Astrocząstki Fizyka cząstek 5: Co dalej? Brakujące wątki Perspektywy Astrocząstki Brakujące ogniwo Przypomnienie: brakujący bozon Higgsa! Oczekiwania: nietrwały, sprzężenie najsilniejsze do najcięższych cząstek. Ważny

Bardziej szczegółowo

Wykład 43 Cząstki elementarne - przedłużenie

Wykład 43 Cząstki elementarne - przedłużenie Wykład 4 Cząstki elementarne - przedłużenie Hadrony Cząstki elementarne oddziałujące silnie nazywają hadronami ( nazwa hadron oznacza "wielki" "masywny"). Hadrony są podzielony na dwie grupy: mezony i

Bardziej szczegółowo

Ostatnie uzupełnienia

Ostatnie uzupełnienia Ostatnie uzupełnienia 00 DONUT: oddziaływanie neutrina taonowego (nikt nie wątpił, ale ) Osiągnięta skala odległości: 100GeV 1am; ew. struktura kwarków i leptonów musi być mniejsza! Listy elementarnych

Bardziej szczegółowo

WYKŁAD 8. Wszechświat cząstek elementarnych dla humanistów

WYKŁAD 8. Wszechświat cząstek elementarnych dla humanistów Wszechświat cząstek elementarnych dla humanistów WYKŁAD 8 Maria Krawczyk, A.Filip Żarnecki, Wydział Fizyki UW Siły: porównania oddziaływań stałe sprzężenia Diagramy Feynmana Oddziaływania: elektromagnetyczne

Bardziej szczegółowo

Wstęp do fizyki cząstek elementarnych

Wstęp do fizyki cząstek elementarnych Wstęp do fizyki cząstek elementarnych Ewa Rondio cząstki elementarne krótka historia pierwsze cząstki próby klasyfikacji troche o liczbach kwantowych kolor uwięzienie kwarków obecny stan wiedzy oddziaływania

Bardziej szczegółowo

WYKŁAD 5 sem zim.2010/11

WYKŁAD 5 sem zim.2010/11 Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników WYKŁAD 5 sem zim.2010/11 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW Siły: porównania oddziaływań stałe sprzężenia Diagramy Feynmana Oddziaływania: elektromagnetyczne

Bardziej szczegółowo

LEPTON TAU : jako taki, oraz zastosowania. w niskich i wysokich energiach. Zbigniew Wąs

LEPTON TAU : jako taki, oraz zastosowania. w niskich i wysokich energiach. Zbigniew Wąs LEPTON TAU : jako taki, oraz zastosowania w niskich i wysokich energiach Zbigniew Wąs Podziękowania: A. Kaczmarska, E. Richter-Wąs (Atlas); A. Bożek (Belle); T. Przedziński, P. Golonka (IT); R. Decker,

Bardziej szczegółowo

Oddziaływania słabe i elektrosłabe

Oddziaływania słabe i elektrosłabe Oddziaływania słabe i elektrosłabe IX ODDZIAŁYWANIA SŁABE Kiedy są widoczne. Jak bardzo są słabe. Teoria Fermiego Ciężkie bozony pośredniczące. Łamanie parzystości P. ODDZIAŁYWANIA ELEKTROSŁABE Słabe a

Bardziej szczegółowo

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 3 Promieniotwórczość naturalna

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 3 Promieniotwórczość naturalna Elementy Fizyki Jądrowej Wykład 3 Promieniotwórczość naturalna laboratorium Curie troje noblistów 1903 PC, MSC 1911 MSC 1935 FJ, IJC Przemiany jądrowe He X X 4 2 4 2 A Z A Z e _ 1 e X X A Z A Z e 1 e

Bardziej szczegółowo

Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym i elektrycznym

Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym i elektrycznym Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym i elektrycznym 1. Kwantowanie przestrzenne momentów magnetycznych i rezonans spinowy 2. Efekt Zeemana (normalny i anomalny) oraz zjawisko Paschena-Backa 3. Efekt Starka

Bardziej szczegółowo

WYKŁAD 7. Wszechświat cząstek elementarnych. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW

WYKŁAD 7. Wszechświat cząstek elementarnych. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 7 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW Siły: porównania oddziaływań stałe sprzężenia Diagramy Feynmana Oddziaływania: elektromagnetyczne i grawitacyjne elektromagnetyczne

Bardziej szczegółowo

Rozpady promieniotwórcze

Rozpady promieniotwórcze Rozpady promieniotwórcze Przez rozpady promieniotwórcze rozumie się spontaniczne procesy, w których niestabilne jądra atomowe przekształcają się w inne jądra atomowe i emitują specyficzne promieniowanie

Bardziej szczegółowo

r. akad. 2008/2009 V. Precyzyjne testy Modelu Standardowego w LEP, TeVatronie i LHC

r. akad. 2008/2009 V. Precyzyjne testy Modelu Standardowego w LEP, TeVatronie i LHC V. Precyzyjne testy Modelu Standardowego w LEP, TeVatronie i LHC 1 V.1 WYNIKI LEP 2 e + e - Z 0 Calkowity przekroj czynny 3 4 r. akad. 2008/2009 s Q N 3 4 s M s N Q I M 12 s ) M (s s s 2 f C 2 Z C f f

Bardziej szczegółowo

Obserwacja Nowej Cząstki o Masie 125 GeV

Obserwacja Nowej Cząstki o Masie 125 GeV Obserwacja Nowej Cząstki o Masie 125 GeV Eksperyment CMS, CERN 4 lipca 2012 Streszczenie Na wspólnym seminarium w CERN i na konferencji ICHEP 2012 [1] odbywającej się w Melbourne, naukowcy pracujący przy

Bardziej szczegółowo

Model Standardowy budowy Wszechświata

Model Standardowy budowy Wszechświata Model Standardowy budowy Wszechświata 1) Jakie są podstawowe cegiełki, z których zbudowany jest Wszechświat? 2) Czy znamy prawa rządzące Wszechświatem? 3) W jaki sposób zdobywamy wiedzę o funkcjonowaniu

Bardziej szczegółowo

WYKŁAD 8. Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników

WYKŁAD 8. Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników WYKŁAD 8 1 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW 2.12. 2009 Współczesne eksperymenty-wprowadzenie Detektory Akceleratory Zderzacze LHC Mapa drogowa Tevatron-

Bardziej szczegółowo

VI. 6 Rozpraszanie głębokonieelastyczne i kwarki

VI. 6 Rozpraszanie głębokonieelastyczne i kwarki r. akad. 005/ 006 VI. 6 Rozpraszanie głębokonieelastyczne i kwarki 1. Fale materii. Rozpraszanie cząstek wysokich energii mikroskopią na bardzo małych odległościach.. Akceleratory elektronów i protonów.

Bardziej szczegółowo

Zagraj w naukę! Spotkanie 5 Obecny stan wiedzy. Maciej Trzebiński. Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk

Zagraj w naukę! Spotkanie 5 Obecny stan wiedzy. Maciej Trzebiński. Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk Zagraj w naukę! Spotkanie 5 Obecny stan wiedzy Maciej Trzebiński Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk Zamiast wstępu Spotkanie 1 dyskusja n/t pomiaru zależności kąta rozpraszania od parametru

Bardziej szczegółowo

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski Fizyka 2 wykład 14 Janusz Andrzejewski Atom wodoru Wczesne modele atomu -W czasach Newtona atom uważany była za małą twardą kulkę co dość dobrze sprawdzało się w rozważaniach dotyczących kinetycznej teorii

Bardziej szczegółowo

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424 2008/2009 seweryn.kowalski@us.edu.pl Seweryn Kowalski IVp IF pok.424 Plan wykładu Wstęp, podstawowe jednostki fizyki jądrowej, Własności jądra atomowego, Metody wyznaczania własności jądra atomowego, Wyznaczanie

Bardziej szczegółowo

1. Wcześniejsze eksperymenty 2. Podstawowe pojęcia 3. Przypomnienie budowy detektora ATLAS 4. Rozpady bozonów W i Z 5. Tło 6. Detekcja sygnału 7.

1. Wcześniejsze eksperymenty 2. Podstawowe pojęcia 3. Przypomnienie budowy detektora ATLAS 4. Rozpady bozonów W i Z 5. Tło 6. Detekcja sygnału 7. Weronika Biela 1. Wcześniejsze eksperymenty 2. Podstawowe pojęcia 3. Przypomnienie budowy detektora ATLAS 4. Rozpady bozonów W i Z 5. Tło 6. Detekcja sygnału 7. Obliczenie przekroju czynnego 8. Porównanie

Bardziej szczegółowo

W-28 (Jaroszewicz) 36 slajdy Na podstawie prezentacji prof. J. Rutkowskiego. Fizyka jądrowa cz. 1. budowa jądra atomowego przemiany promieniotwórcze

W-28 (Jaroszewicz) 36 slajdy Na podstawie prezentacji prof. J. Rutkowskiego. Fizyka jądrowa cz. 1. budowa jądra atomowego przemiany promieniotwórcze W-28 (Jaroszewicz) 36 slajdy Na podstawie prezentacji prof. J. Rutkowskiego Fizyka jądrowa cz. 1 budowa jądra atomowego przemiany promieniotwórcze 3/35-W28 Podstawowe pojęcia jądra atomowe (nuklidy) dzielimy

Bardziej szczegółowo

Wszechświat cząstek elementarnych. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW

Wszechświat cząstek elementarnych. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 4 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW 9.III.2011 Spin - historia odkrycia Fermiony i bozony Oddziaływanie słabe i rodziny cząstek fundamentalnych Spin - jeszcze jedna

Bardziej szczegółowo

Wykład Budowa atomu 3

Wykład Budowa atomu 3 Wykład 14. 12.2016 Budowa atomu 3 Model atomu według mechaniki kwantowej Równanie Schrödingera dla atomu wodoru i jego rozwiązania Liczby kwantowe n, l, m l : - Kwantowanie energii i liczba kwantowa n

Bardziej szczegółowo

Rysunek 1: Schemat doświadczenia Sterna-Gerlacha. Rysunek 2: Schemat doświadczenia Sterna-Gerlacha w różnych rzutach przestrzennych.

Rysunek 1: Schemat doświadczenia Sterna-Gerlacha. Rysunek 2: Schemat doświadczenia Sterna-Gerlacha w różnych rzutach przestrzennych. VII. SPIN 1 Rysunek 1: Schemat doświadczenia Sterna-Gerlacha. Rysunek 2: Schemat doświadczenia Sterna-Gerlacha w różnych rzutach przestrzennych. 1 Wstęp Spin jest wielkością fizyczną charakteryzującą cząstki

Bardziej szczegółowo

Model Standardowy budowy Wszechświata

Model Standardowy budowy Wszechświata Model Standardowy budowy Wszechświata 1) Jakie są podstawowe cegiełki, z których zbudowany jest Wszechświat? 2) Czy znamy prawa rządzące Wszechświatem? 3) W jaki sposób zdobywamy wiedzę o funkcjonowaniu

Bardziej szczegółowo

Efekt Comptona. Efektem Comptona nazywamy zmianę długości fali elektromagnetycznej w wyniku rozpraszania jej na swobodnych elektronach

Efekt Comptona. Efektem Comptona nazywamy zmianę długości fali elektromagnetycznej w wyniku rozpraszania jej na swobodnych elektronach Efekt Comptona. Efektem Comptona nazywamy zmianę długości fali elektromagnetycznej w wyniku rozpraszania jej na swobodnych elektronach Efekt Comptona. p f Θ foton elektron p f p e 0 p e Zderzenia fotonów

Bardziej szczegółowo

Wykłady z Fizyki. Kwanty

Wykłady z Fizyki. Kwanty Wykłady z Fizyki 10 Kwanty Zbigniew Osiak OZ ACZE IA B notka biograficzna C ciekawostka D propozycja wykonania doświadczenia H informacja dotycząca historii fizyki I adres strony internetowej K komentarz

Bardziej szczegółowo

Wykład FIZYKA II. 13. Fizyka atomowa. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Wykład FIZYKA II. 13. Fizyka atomowa.  Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Wykład FIZYKA II 13. Fizyka atomowa Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Instytut Fizyki Politechniki Wrocławskiej http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/ ZASADA PAULIEGO Układ okresowy pierwiastków lub jakiekolwiek

Bardziej szczegółowo

LHC: program fizyczny

LHC: program fizyczny LHC: program fizyczny Piotr Traczyk CERN Detektory przy LHC Planowane są 4(+2) eksperymenty na LHC ATLAS ALICE CMS LHCb 2 Program fizyczny LHC Model Standardowy i Cząstka Higgsa Poza Model Standardowy:

Bardziej szczegółowo

Łamanie symetrii względem odwrócenia czasu cz. I

Łamanie symetrii względem odwrócenia czasu cz. I FOTON 126, Jesień 214 9 Łamanie symetrii względem odwrócenia czasu cz. I Oscylacje mezonów dziwnych Paweł Moskal Instytut Fizyki UJ Symetria względem odwrócenia w czasie Czasu raczej cofnąć się nie da.

Bardziej szczegółowo

Ewolucja Wykład Wszechświata Era Plancka Cząstki elementarne

Ewolucja Wykład Wszechświata Era Plancka Cząstki elementarne Krystyna Wosińska Ewolucja Wykład Wszechświata 3 Era Plancka Cząstki elementarne Era Plancka 10-44 s Temperatura 10 32 K Dwie cząstki punktowe o masach równych masie Plancka i oddalone o długość Plancka:

Bardziej szczegółowo

I. Przedmiot i metodologia fizyki

I. Przedmiot i metodologia fizyki I. Przedmiot i metodologia fizyki Rodowód fizyki współczesnej Świat zjawisk fizycznych: wielkości fizyczne, rzędy wielkości, uniwersalność praw Oddziaływania fundamentalne i poszukiwanie Teorii Ostatecznej

Bardziej szczegółowo

Astrofizyka teoretyczna II. Równanie stanu materii gęstej

Astrofizyka teoretyczna II. Równanie stanu materii gęstej Astrofizyka teoretyczna II Równanie stanu materii gęstej 1 Black Holes, White Dwarfs and Neutron Stars: The Physics of Compact Objects by Stuart L. Shapiro, Saul A. Teukolsky " Rozdziały 2, 3 i 8 2 Odkrycie

Bardziej szczegółowo

Cząstki elementarne Odkrycia Prawa zachowania Cząstki i antycząstki

Cząstki elementarne Odkrycia Prawa zachowania Cząstki i antycząstki Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 3 Cząstki elementarne Odkrycia Prawa zachowania Cząstki i antycząstki 4.III.2009 Fizyka cząstek elementarnych Wiek XX niezwykły y rozwój j fizyki, pojawiły y się

Bardziej szczegółowo

Materia i jej powstanie Wykłady z chemii Jan Drzymała

Materia i jej powstanie Wykłady z chemii Jan Drzymała Materia i jej powstanie Wykłady z chemii Jan Drzymała Przyjmuje się, że wszystko zaczęło się od Wielkiego Wybuchu, który nastąpił około 15 miliardów lat temu. Model Wielkiego Wybuch wynika z rozwiązań

Bardziej szczegółowo

Struktura protonu. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład III

Struktura protonu. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład III Struktura protonu Elementy fizyki czastek elementarnych Wykład III kinematyka rozpraszania doświadczenie Rutherforda rozpraszanie nieelastyczne partony i kwarki struktura protonu Kinematyka Rozpraszanie

Bardziej szczegółowo

Fizyka cząstek elementarnych. Fizyka cząstek elementarnych

Fizyka cząstek elementarnych. Fizyka cząstek elementarnych r. akad. 2012/2013 Wykład XI-XII Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Fizyka cząstek elementarnych Zakład Biofizyki 1 Cząstki elementarne po odkryciu jądra atomowego, protonu i neutronu liczba

Bardziej szczegółowo

Spis treści. Fizyka wczoraj, dziś, jutro. Z naszych lekcji. Olimpiady, konkursy, zadania. Astronomia dla każdego

Spis treści. Fizyka wczoraj, dziś, jutro. Z naszych lekcji. Olimpiady, konkursy, zadania. Astronomia dla każdego Spis treści Fizyka wczoraj, dziś, jutro Archeologia XXI wieku 4 Sławomir Jędraszek Tajemnica Gwiazdy 19 Betlejemskiej okiem astronoma Piotr Gronkowski, Marcin Wesołowski Z naszych lekcji Dlaczego warto

Bardziej szczegółowo

WYKŁAD X.2009 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW

WYKŁAD X.2009 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników WYKŁAD 4 28 Spin Fermiony i bozony Oddziaływanie słabe Rodziny fermionów fundamentalnych Prawe i lewe fermiony o spinie ½ Siły Porównania oddziaływań

Bardziej szczegółowo

STRUKTURA MATERII PO WIELKIM WYBUCHU

STRUKTURA MATERII PO WIELKIM WYBUCHU Wykład I STRUKTURA MATERII -- -- PO WIELKIM WYBUCHU Człowiek zajmujący się nauką nigdy nie zrozumie, dlaczego miałby wierzyć w pewne opinie tylko dlatego, że znajdują się one w jakiejś książce. (...) Nigdy

Bardziej szczegółowo

Compact Muon Solenoid

Compact Muon Solenoid Compact Muon Solenoid (po co i jak) Piotr Traczyk CERN Compact ATLAS CMS 2 Muon Detektor CMS był projektowany pod kątem optymalnej detekcji mionów Miony stanowią stosunkowo czysty sygnał Pojawiają się

Bardziej szczegółowo

Fizyka cząstek elementarnych. Tadeusz Lesiak

Fizyka cząstek elementarnych. Tadeusz Lesiak Fizyka cząstek elementarnych Tadeusz Lesiak 1 WYKŁAD XII Fizyka spoza modelu standardowego T.Lesiak Fizyka cząstek elementarnych 2 Model Standardowy nie jest doskonały Problem 1: zbyt dużo parametrów co

Bardziej szczegółowo

Wstęp do Modelu Standardowego

Wstęp do Modelu Standardowego Paweł Malecki Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk Kraków PL Wstęp do Modelu Standardowego 1 Plan Rys historyczny Pierwsze cząstki Cząstki co jest elementarne? Oddziaływania Symetrie Mechanizm

Bardziej szczegółowo

Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW

Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników WYKŁAD 3 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW sem.zim.2010/11 Masy, czasy życia cząstek elementarnych Kwarki: zapach i kolor Prawa zachowania i liczby kwantowe:

Bardziej szczegółowo

Oddziaływanie podstawowe rodzaj oddziaływania występującego w przyrodzie i nie dającego sprowadzić się do innych oddziaływań.

Oddziaływanie podstawowe rodzaj oddziaływania występującego w przyrodzie i nie dającego sprowadzić się do innych oddziaływań. 1 Oddziaływanie podstawowe rodzaj oddziaływania występującego w przyrodzie i nie dającego sprowadzić się do innych oddziaływań. Wyróżniamy cztery rodzaje oddziaływań (sił) podstawowych: oddziaływania silne

Bardziej szczegółowo

Modele atomu wodoru. Modele atomu wodoru Thomson'a Rutherford'a Bohr'a

Modele atomu wodoru. Modele atomu wodoru Thomson'a Rutherford'a Bohr'a Modele atomu wodoru Modele atomu wodoru Thomson'a Rutherford'a Bohr'a Demokryt: V w. p.n.e najmniejszy, niepodzielny metodami chemicznymi składnik materii. atomos - niepodzielny Co to jest atom? trochę

Bardziej szczegółowo

Wszechświat cząstek elementarnych

Wszechświat cząstek elementarnych Wszechświat cząstek elementarnych Maria Krawczyk i A. Filip Żarnecki Instytut Fizyki Teoretycznej i Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Fizyki UW semestr letni, rok akad.. 2010/11 http://www www.fuw.edu.pl/~

Bardziej szczegółowo

Wstęp do Modelu Standardowego

Wstęp do Modelu Standardowego Wstęp do Modelu Standardowego Plan Wstęp do QFT (tym razem trochę równań ) Funkcje falowe a pola Lagranżjan revisited Kilka przykładów Podsumowanie Tomasz Szumlak AGH-UST Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej

Bardziej szczegółowo

Podróż do początków Wszechświata: czyli czym zajmujemy się w laboratorium CERN

Podróż do początków Wszechświata: czyli czym zajmujemy się w laboratorium CERN Podróż do początków Wszechświata: czyli czym zajmujemy się w laboratorium CERN mgr inż. Małgorzata Janik - majanik@cern.ch mgr inż. Łukasz Graczykowski - lgraczyk@cern.ch Zakład Fizyki Jądrowej, Wydział

Bardziej szczegółowo

Historia Wszechświata w (dużym) skrócie. Agnieszka Pollo Instytut Problemów Jądrowych Warszawa Obserwatorium Astronomiczne UJ Kraków

Historia Wszechświata w (dużym) skrócie. Agnieszka Pollo Instytut Problemów Jądrowych Warszawa Obserwatorium Astronomiczne UJ Kraków Historia Wszechświata w (dużym) skrócie Agnieszka Pollo Instytut Problemów Jądrowych Warszawa Obserwatorium Astronomiczne UJ Kraków wczesny Wszechświat późny Wszechświat z (przesunięcie ku czerwieni; redshift)

Bardziej szczegółowo

Wybrane zagadnienia fizyki subatomowej

Wybrane zagadnienia fizyki subatomowej Wybrane zagadnienia fizyki subatomowej Zenon Janas 6 stycznia 015 r. Fizyka subatomowa Fizyka subatomowa zajmuje się badaniem własności i oddziaływań obiektów o rozmiarach mniejszych niż rozmiary atomów.

Bardziej szczegółowo

Jak działają detektory. Julia Hoffman

Jak działają detektory. Julia Hoffman Jak działają detektory Julia Hoffman wielki Hadronowy zderzacz Wiązka to pociąg ok. 2800 wagonów - paczek protonowych Każdy wagon wiezie ok.100 mln protonów Energia chemiczna: 80 kg TNT lub 16 kg czekolady

Bardziej szczegółowo

Wielka Unifikacja. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład IX. Co to jest ładunek?...

Wielka Unifikacja. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład IX. Co to jest ładunek?... Wielka Unifikacja Wykład IX Co to jest ładunek?... Elementy fizyki czastek elementarnych Biegnaca stała sprzężenia i renormalizacja w QED Asymptotyczna swoboda QCD Unifikacja SU(5) QED Ładunek elektryczny

Bardziej szczegółowo

Czym materia różni się od antymaterii - najnowsze wyniki z eksperymentu LHCb

Czym materia różni się od antymaterii - najnowsze wyniki z eksperymentu LHCb Czym materia różni się od antymaterii - najnowsze wyniki z eksperymentu LHCb M. Witek 730 members 15 countries 54 institutes CERN LHC Large Hadron Collider LHCb CMS Atlas Alice Plan Motywacja badań Detektor

Bardziej szczegółowo

Budowa atomów. Atomy wieloelektronowe Układ okresowy pierwiastków

Budowa atomów. Atomy wieloelektronowe Układ okresowy pierwiastków Budowa atomów Atomy wieloelektronowe Układ okresowy pierwiastków Model atomu Bohra atom zjonizowany (ciągłe wartości energii) stany wzbudzone jądro Energia (ev) elektron orbita stan podstawowy Poziomy

Bardziej szczegółowo

Atom wodoru i jony wodoropodobne

Atom wodoru i jony wodoropodobne Atom wodoru i jony wodoropodobne dr inż. Ireneusz Owczarek CMF PŁ ireneusz.owczarek@p.lodz.pl http://cmf.p.lodz.pl/iowczarek 2012/13 Spis treści Spis treści 1. Model Bohra atomu wodoru 2 1.1. Porządek

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki wykład 5

Podstawy fizyki wykład 5 Podstawy fizyki wykład 5 Dr Piotr Sitarek Katedra Fizyki Doświadczalnej, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Politechnika Wrocławska D. Halliday, R. Resnick, J.Walker: Podstawy Fizyki, tom 5, PWN,

Bardziej szczegółowo

Fizyka jądrowa. Podstawowe pojęcia

Fizyka jądrowa. Podstawowe pojęcia Fizyka jądrowa budowa jądra atomowego przemiany promieniotwórcze reakcje jądrowe Podstawowe pojęcia jądra atomowe (nuklidy) dzielimy na: trwałe (stabilne) nietrwałe (promieniotwórcze) jądro składa się

Bardziej szczegółowo

Podstawy mechaniki kwantowej / Stanisław Szpikowski. - wyd. 2. Lublin, Spis treści

Podstawy mechaniki kwantowej / Stanisław Szpikowski. - wyd. 2. Lublin, Spis treści Podstawy mechaniki kwantowej / Stanisław Szpikowski. - wyd. 2. Lublin, 2011 Spis treści Przedmowa 15 Przedmowa do wydania drugiego 19 I. PODSTAWY I POSTULATY 1. Doświadczalne podłoŝe mechaniki kwantowej

Bardziej szczegółowo

Fizyka jądrowa. Podstawowe pojęcia. Izotopy. budowa jądra atomowego przemiany promieniotwórcze reakcje jądrowe. jądra atomowe (nuklidy) dzielimy na:

Fizyka jądrowa. Podstawowe pojęcia. Izotopy. budowa jądra atomowego przemiany promieniotwórcze reakcje jądrowe. jądra atomowe (nuklidy) dzielimy na: Fizyka jądrowa budowa jądra atomowego przemiany promieniotwórcze reakcje jądrowe Podstawowe pojęcia jądra atomowe (nuklidy) dzielimy na: trwałe (stabilne) nietrwałe (promieniotwórcze) jądro składa się

Bardziej szczegółowo

Co dalej z fizyką cząstek czy LHC udzieli na to pytanie odpowiedzi? 1

Co dalej z fizyką cząstek czy LHC udzieli na to pytanie odpowiedzi? 1 Co dalej z fizyką cząstek czy LHC udzieli na to pytanie odpowiedzi? 1 Marek Zrałek Zakład Teorii Pola i Cząstek Elementarnych Ludzie od zawsze pragnęli zrozumieć z czego składa się wszystko to, co nas

Bardziej szczegółowo

Modele atomu wodoru. Modele atomu wodoru Thomson'a Rutherford'a Bohr'a

Modele atomu wodoru. Modele atomu wodoru Thomson'a Rutherford'a Bohr'a Modele atomu wodoru Modele atomu wodoru Thomson'a Rutherford'a Bohr'a Demokryt: V w. p.n.e najmniejszy, niepodzielny metodami chemicznymi składnik materii. atomos - niepodzielny Co to jest atom? trochę

Bardziej szczegółowo

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej Część I: Optyka, wykład 4 wykład: Piotr Fita pokazy: Andrzej Wysmołek ćwiczenia: Anna Grochola, Barbara Piętka Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski 2013/14

Bardziej szczegółowo

Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników WYKŁAD 1

Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników WYKŁAD 1 Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników WYKŁAD 1 7.X.2009 Informacje ogólne o wykładzie Fizyka cząstek elementarnych Odkrycia Skąd ten tytuł wykładu? Wytłumaczenie dlaczego Wszechświat wygląda

Bardziej szczegółowo

Wstęp do oddziaływań hadronów

Wstęp do oddziaływań hadronów Wstęp do oddziaływań hadronów Mariusz Przybycień Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej Akademia GórniczoHutnicza Wykład 3 M. Przybycień (WFiIS AGH) Wstęp do oddziaływań hadronów Wykład 3 1 / 16 Diaramy

Bardziej szczegółowo

Wszechświat cząstek elementarnych

Wszechświat cząstek elementarnych Wszechświat cząstek elementarnych Maria Krawczyk i A. Filip Żarnecki Instytut Fizyki Teoretycznej i Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Fizyki UW semestr letni, rok akad. 2011/12. 210/9 http://www www.fuw.edu.pl/~

Bardziej szczegółowo

Wykład Atom o wielu elektronach Laser Rezonans magnetyczny

Wykład Atom o wielu elektronach Laser Rezonans magnetyczny Wykład 21. 12.2016 Atom o wielu elektronach Laser Rezonans magnetyczny Jeszcze o atomach Przypomnienie: liczby kwantowe elektronu w atomie wodoru, zakaz Pauliego, powłoki, podpowłoki, orbitale, Atomy wieloelektronowe

Bardziej szczegółowo

Zderzenia relatywistyczne

Zderzenia relatywistyczne Zderzenia relatywistyczne Fizyka I (B+C) Wykład XVIII: Zderzenia nieelastyczne Energia progowa Rozpady czastek Neutrina Zderzenia relatywistyczne Zderzenia nieelastyczne Zderzenia elastyczne - czastki

Bardziej szczegółowo