Oddziaływania podstawowe

Transkrypt

1 Oddziaływania podstawowe grawitacyjne silne elektromagnetyczne słabe 1

2 Uwięzienie kwarków (quark confinement). Przykład działania mechanizmu uwięzienia: Próba oderwania kwarka d od neutronu (trzy kwarki dud) wymaga dostarczenia tak dużej energii, że zostaje utworzona para cząstka-antycząstka dwu kwarków uū. Z tej pary cząstek antykwark ū łączy się z kwarkiem d tworząc pion (mezon π - ), a kwark u łączy się z kwarkami u i d tworząc proton (trzy kwarki uud). The Nobel Prize in Physics 2013 François Englert Peter Higgs "for the theoretical discovery of a mechanism that contributes to our understanding of the origin of mass of subatomic particles, and which recently was confirmed through the discovery of the predicted fundamental particle, by the ATLAS and CMS experiments at CERN's Large Hadron Collider" za odkrycie teorii przyczyniającej się do zrozumienia pochodzenia masy cząstek subatomowych, która została ostatnio potwierdzona przez odkrycie przewidywanej cząstki podstawowej w eksperymentach ATLAS i CMS przy Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN 2

3 Spontaniczne łamanie symetrii oddziaływań elektro-słabych i istnienie cząstki będącej źródłem masy cząstek elementarnych Englert, Brout i Higgs postulowali w 1964 roku F. Englert and R. Brout, Phys. Rev. Lett. 13, 321 (1964) Broken Symmetry and the Mass of the Gauge Vector Mesons P.W. Higgs, Phys. Rev. Lett. 13, 508 (1964) Broken Symmetries and the Mass of the Gauge Bosons Mechanizm Higgsa postuluje istnienie pola kwantowego przenikającego czasoprzestrzeń, które nadaje masę cząstkom elementarnym: leptonom i kwarkom. Boson Higgsa cząstka o spinie 0 i dużej masie jest wibracją pola Higgsa. Doświadczalne poszukiwania przewidzianej teoretycznie cząstki Higgsa były prowadzone w latach 90 XX wieku za pomocą wielkiego zderzacza elektronów i pozytonów LEP w CERN. Jednym z celów wybudowania Wielkiego Zderzacza Hadronów LHC w CERN w miejsce LEP było znalezienie cząstki Higgsa. Odkrycie cząstki Higgsa ogłoszono w CERN 4 lipca 2012 Liczba zdarzeń, w których obserwowano rozpad cząstki o masie około 125 GeV/c 2 na tle innych obserwowanych rozpadów. 3

4 4 miony (czerwone ślady), które mogły powstać z rozpadu cząstki Higgsa. Rekonstrukcja z detektora ATLAS produktów zderzenia 2 protonów w LHC. 2 fotony (zielone ślady), które mogły powstać z rozpadu cząstki Higgsa. Rekonstrukcja z detektora CMS produktów zderzenia 2 protonów w LHC. The Nobel Prize in Physics 2015 Takaaki Kajita Arthur B. McDonald Super-Kamiokande Sudbury Neutrino Observatory "for the discovery of neutrino oscillations, which shows that neutrinos have mass" za odkrycie oscylacji neutrin, co pokazuje, że neutrina mają masę 4

5 Oscylacje neutrin neutrina lecąc z prędkością niemal równą prędkości światła zmieniają tożsamość między trzema odmianami: elektronowe, mionowe i taonowe. Zmiany tożsamości są niemożliwe w przypadku cząstek o zerowej masie, zatem potwierdzenie doświadczalne występowania oscylacji neutrin dowodzi, że cząstki te mają niezerową masę spoczynkową. Detektor neutrin Super-Kamiokande w Japonii - walec o wysokości 41 m i średnicy 39 m, zawiera 45 tys ton czystej wody H 2 O otoczonej przez fotopowielaczy do rejestrowania promieniowania Czerenkowa wytwarzanego przez cząstki naładowane biegnące z prędkością większą niż prędkość światła w wodzie (v=c/n=2, m/s, gdzie n=1,33 współczynnik załamania wody). Obserwatorium neutrin w Sudbury w Kanadzie 2000 m pod ziemią sfera o średnicy 12 m z włókna akrylowego zawiera 1000 ton ciężkiej wody D 2 O i jest otoczona przez 9456 fotopowielaczy. 5

6 Detektor neutrin wytwarzanych w atmosferze Ziemi przez promieniowanie kosmiczne Detektor neutrin wytwarzanych we wnętrzu Słońca w reakcjach syntezy jądrowej 6

7 The Nobel Prize in Physics 2014 Isamu Akasaki Hiroshi Amano Shuji Nakamura "for the invention of efficient blue light-emitting diodes which has enabled bright and energy-saving white light sources za wynalezienie wydajnych diod emitujących niebieskie światło, co umożliwiło jasne i energooszczędne źródła światła białego Wydajność zamiany energii na strumień świetlny przez różne źródła światła wyrażona w lumenach na wat użytej energii. lumen=kandela steradian 7