Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.1/39

Podobne dokumenty
Na tropach czastki Higgsa

Dziwny jest ten świat: czastki elementarne

Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW 1.III Fizyka cząstek elementanych Odkrycia

Fizyka cząstek elementarnych i oddziaływań podstawowych

Wszechświat cząstek elementarnych

Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW

Mechanika. Fizyka I (B+C) Wykład I: dr hab. Aleksander Filip Żarnecki Zakład Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych Instytut Fizyki Doświadczalnej

Wszechświat cząstek elementarnych

Wszechświat czastek elementarnych Detekcja czastek

Wykład 1. Wszechświat cząstek elementarnych dla humanistów. Maria Krawczyk (IFT), Filip A. Żarnecki (IFD), Wydział Fizyki UW

Cząstki i siły. Piotr Traczyk. IPJ Warszawa

Podstawy fizyki kwantowej i budowy materii

Wszechświat cząstek elementarnych (dla humanistów)

Bozon Higgsa prawda czy kolejny fakt prasowy?

Ciemna strona Wszechświata

Wszechświat czastek elementarnych Detekcja czastek

Wykład 1. Wszechświat cząstek elementarnych dla humanistów. Maria Krawczyk (IFT), Filip A. Żarnecki (IFD), Wydział Fizyki UW

Wszechświat cząstek elementarnych

Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów Diagramy Faynmana

Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów Diagramy Faynmana

Wszechświat czastek elementarnych Detekcja czastek

Ciemna strona Wszechświata

Elementy fizyki czastek elementarnych

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

LHC i po co nam On. Piotr Traczyk CERN

WYKŁAD 8. Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników

Wszechświat cząstek elementarnych (dla humanistów)

Elementy fizyki czastek elementarnych

Oddziaływania fundamentalne

Elementy fizyki czastek elementarnych

Bozon Higgsa oraz SUSY

LHC: program fizyczny

Wstęp do fizyki cząstek elementarnych

Model Standardowy. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład VI

Atomowa budowa materii

Współczesne eksperymenty fizyki czastek elementarnych

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

Cząstki elementarne wprowadzenie. Krzysztof Turzyński Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski

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

Model Standardowy i model Higgsa. Sławomir Stachniewicz, IF PK

WYKŁAD 8. Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW

WSTĘP DO FIZYKI CZĄSTEK. Julia Hoffman (NCU)

Wszechświat czastek elementarnych

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 5 cząstki elementarne i oddzialywania

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

Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów Detekcja cząstek

III. EFEKT COMPTONA (1923)

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Podstawy Fizyki Jądrowej

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

Zderzenia relatywistyczna

Wszechświat czastek elementarnych

Poszukiwany: bozon Higgsa

Fizyka kwantowa. promieniowanie termiczne zjawisko fotoelektryczne. efekt Comptona dualizm korpuskularno-falowy. kwantyzacja światła

Promieniowanie X. Jak powstaje promieniowanie rentgenowskie Budowa lampy rentgenowskiej Widmo ciągłe i charakterystyczne promieniowania X

Dynamika relatywistyczna

Compact Muon Solenoid

czastki elementarne Czastki elementarne

Wszechświat czastek elementarnych

Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników WYKŁAD 1

Neutrina. Wstęp do Fizyki I (B+C) Wykład XXII:

Obserwacja Nowej Cząstki o Masie 125 GeV

Model Standardowy. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład VI

Grzegorz Wrochna Narodowe Centrum Badań Jądrowych Z czego składa się Wszechświat?

Salam,Weinberg (W/Z) t Hooft, Veltman 1999 (renomalizowalność( renomalizowalność)

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

Dynamika relatywistyczna

VI. 6 Rozpraszanie głębokonieelastyczne i kwarki

Wstęp do chromodynamiki kwantowej

Oddziaływania podstawowe

Elementy fizyki czastek elementarnych

I. Przedmiot i metodologia fizyki

Podstawy fizyki subatomowej

Dynamika relatywistyczna

Sylwa czyli silva rerum na temat fizyki cz astek elementarnych

WYKŁAD 3. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Masy i czasy życia cząstek elementarnych. Kwarki: zapach i kolor. Prawa zachowania i liczby kwantowe:

Theory Polish (Poland)

Początek XX wieku. Dualizm korpuskularno - falowy

Światło fala, czy strumień cząstek?

Wszechświat czastek elementarnych

Metamorfozy neutrin. Katarzyna Grzelak. Sympozjum IFD Zakład Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych IFD UW. K.Grzelak (UW ZCiOF) 1 / 23

Teoria grawitacji. Grzegorz Hoppe (PhD)

Wszechświat czastek elementarnych Detekcja czastek

Fizyka na LHC - Higgs

Zderzenia relatywistyczne

Jak to działa: poszukiwanie bozonu Higgsa w eksperymencie CMS. Tomasz Früboes

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

Ciało doskonale czarne absorbuje całkowicie padające promieniowanie. Parametry promieniowania ciała doskonale czarnego zależą tylko jego temperatury.

Wyk³ady z Fizyki. Zbigniew Osiak. Cz¹stki Elementarne

Cząstki elementarne Odkrycia Prawa zachowania Cząstki i antycząstki

Istota materii (The Heart of the Matter) cern, listopad

Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów Początki fizyki cząstek

Falowa natura materii

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Boska cząstka odkryta?

Zderzenia relatywistyczne

Zderzenia relatywistyczne

Plan Zajęć. Ćwiczenia rachunkowe

WYKŁAD Prawdopodobieństwo procesów dla bardzo dużych energii, konieczność istnienia cząstki Higgsa

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

Transkrypt:

Skad się bierze masa Festiwal Nauki Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 dr hab. A.F.Żarnecki Zakład Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych Instytut Fizyki Doświadczalnej Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.1/39

Plan wykładu Wprowadzenie Czastki i oddziaływania w Modelu Standardowym Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.2/39

Plan wykładu Wprowadzenie Czastki i oddziaływania w Modelu Standardowym Podwójna natura czastek Czastki i fale. Problem z opisem mas czastek Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.2/39

Plan wykładu Wprowadzenie Czastki i oddziaływania w Modelu Standardowym Podwójna natura czastek Czastki i fale. Problem z opisem mas czastek Skad się bierze masa? Spontaniczne łamanie symetrii i czastka Higgsa Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.2/39

Plan wykładu Wprowadzenie Czastki i oddziaływania w Modelu Standardowym Podwójna natura czastek Czastki i fale. Problem z opisem mas czastek Skad się bierze masa? Spontaniczne łamanie symetrii i czastka Higgsa Co wiemy o czastce Higgsa? Precyzyjne testy Modelu Standardowego Wyniki eksperymentów w LEP i SLC Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.2/39

Plan wykładu Wprowadzenie Czastki i oddziaływania w Modelu Standardowym Podwójna natura czastek Czastki i fale. Problem z opisem mas czastek Skad się bierze masa? Spontaniczne łamanie symetrii i czastka Higgsa Co wiemy o czastce Higgsa? Precyzyjne testy Modelu Standardowego Wyniki eksperymentów w LEP i SLC Poszukiwania czastki Higgsa Perspektywy poszukiwań w LHC i ILC Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.2/39

Plan wykładu Wprowadzenie Czastki i oddziaływania w Modelu Standardowym Podwójna natura czastek Czastki i fale. Problem z opisem mas czastek Skad się bierze masa? Spontaniczne łamanie symetrii i czastka Higgsa Co wiemy o czastce Higgsa? Precyzyjne testy Modelu Standardowego Wyniki eksperymentów w LEP i SLC Poszukiwania czastki Higgsa Perspektywy poszukiwań w LHC i ILC Podsumowanie Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.2/39

Model Standardowy Budowa materii Czasteczka 10 9 m Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.3/39

Model Standardowy Budowa materii Atom 10 10 m Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.3/39

Model Standardowy Budowa materii Jadro atomowe 10 14 m Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.3/39

Model Standardowy Budowa materii Nukleony 10 15 m Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.3/39

Model Standardowy Budowa materii Kwarki i elektrony < 10 18 m Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.3/39

Model Standardowy Budowa materii Świat codzienny : 3 cegiełki (elektron oraz kwarki u i d) leptony kwarki e d u elektron down up ładunek [e] 1 1/3 +2/3 Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.4/39

Model Standardowy Budowa materii Świat codzienny : 3 cegiełki (elektron oraz kwarki u i d) + neutrino leptony kwarki e elektron ν e neutrino el. d down u up ładunek [e] 1 0 1/3 +2/3 Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.4/39

Model Standardowy Budowa materii Świat codzienny : 3 cegiełki (elektron oraz kwarki u i d) + neutrino Fizyka czastek 12 fundamentalnych cegiełek materii, fermionów leptony kwarki pokolenie 1 e elektron ν e neutrino el. d down u up pokolenie 2 µ mion ν µ neutrino mionowe s strange c charm pokolenie 3 τ ν τ b t taon neutrino taonowe beauty top (bottom) (truth) ładunek [e] 1 0 1/3 +2/3 Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.4/39

Model Standardowy Budowa materii Świat codzienny : 3 cegiełki (elektron oraz kwarki u i d) + neutrino Fizyka czastek 12 fundamentalnych cegiełek materii, fermionów leptony kwarki pokolenie 1 e elektron ν e neutrino el. d down u up pokolenie 2 µ mion ν µ neutrino mionowe s strange c charm pokolenie 3 τ ν τ b t taon neutrino taonowe beauty top (bottom) (truth) ładunek [e] 1 0 1/3 +2/3 + anty-fermiony (kolejnych 12) Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.4/39

Model Standardowy Oddziaływania Opisujemy je jako wymianę czastek - nośników Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.5/39

Model Standardowy Wyróżniamy cztery podstawowe oddziaływania przenoszone przez odpowienie nośniki γ g elektromagnetyczne silne W + Z 0 W - G slabe grawitacyjne Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.6/39

Model Standardowy Oddziaływania Nośnik oddziaływania przenosi energię i/lub pęd między czastkami będacymi źródłami tego oddziaływania oddziaływanie źródło nośnik masa grawitacyjne masa grawiton G 0 elektromag. ładunek foton γ 0 silne kolor gluony g 0 słabe ładunek słaby bozony W ± 80 GeV pośredniczace Z 91 GeV 1 GeV = 1 000 000 000 ev masa protonu Czy nośniki oddziaływań możemy uważać za punktowe i niepodzielne, tak jak kwarki i leptony? Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.7/39

Czastki i fale 100 lat temu, w roku 1905, Albert Einstein wysunał hipotezę, że światło jest strumieniem niepodzielnych kwantów energii, które dziś nazywamy fotonami. Efekt fotoelektryczny Hipoteza ta wyjaśniła zależność efektu fotoelektrycznego od długości fali światła Rozpraszanie Comptona W roku 1923 Compton pokazał, że fotony niosa nie tylko energię, ale i pęd zachowuja się jak czastki hν < E 0 hν > E 0 Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.8/39

Czastki i fale Jednocześnie jednak fotony zachowuja się jak fale. Świadcza o tym m.in. zjawiskodyfrakcji i interferencji światła. Ugięcie fal na pojedyńczej szczelinie: Fale na wodzie Światło Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.9/39

Czastki i fale Obraz przy przechodzeniu przez dwie szczeliny: Światło Złożenie fal prażki interferencyjne Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.10/39

Czastki i fale Obraz przy przechodzeniu przez dwie szczeliny: Światło Złożenie fal prażki interferencyjne W roku 1923 Louis de Broglie wysunał hipotezę, że wszystkie czastki powinny przejawiać własności falowe! Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.10/39

Czastki i fale Obraz przy przechodzeniu przez dwie szczeliny: Światło Elektrony Złożenie fal prażki interferencyjne 100 elektronów rozkład przypadkowy? Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.10/39

Czastki i fale Obraz przy przechodzeniu przez dwie szczeliny: Światło Elektrony Złożenie fal prażki interferencyjne 3000 elektronów Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.10/39

Czastki i fale Obraz przy przechodzeniu przez dwie szczeliny: Światło Elektrony Złożenie fal prażki interferencyjne 70000 elektronów Elektrony też zachowuja się jak fale! Potwierdzenie hipotezy de Broglie a. Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.10/39

Czastki i fale Dyfrakcja na strukturach heksagonalnych Światło Elektrony Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.11/39

Czastki i fale Obraz przy przechodzeniu przez cienka folię aluminiowa Promieniowanie X Elektrony Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.12/39

Problem masy Mechanika kwantowa opisuje czastki poprzez tzw. funkcje falowe. Ruch czastki to rozchodzenie się fal prawdopodobieństwa. Amplituda tej fali opisuje prawdopodobieństwo znalezienia czastki w danym miejscu i danej chwili czasu. Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.13/39

Problem masy Mechanika kwantowa opisuje czastki poprzez tzw. funkcje falowe. Ruch czastki to rozchodzenie się fal prawdopodobieństwa. Amplituda tej fali opisuje prawdopodobieństwo znalezienia czastki w danym miejscu i danej chwili czasu. Fizycznie mierzalna jest tylko kwadrat amplitudy funkcji falowej. Jej faza ( polaryzacja fali ) jest nieistotna. Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.13/39

Problem masy Mechanika kwantowa opisuje czastki poprzez tzw. funkcje falowe. Ruch czastki to rozchodzenie się fal prawdopodobieństwa. Amplituda tej fali opisuje prawdopodobieństwo znalezienia czastki w danym miejscu i danej chwili czasu. Fizycznie mierzalna jest tylko kwadrat amplitudy funkcji falowej. Jej faza ( polaryzacja fali ) jest nieistotna. Symetria cechowania Niezmienniczość teorii względem zmiany fazy Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.13/39

Problem masy Założenie symetrii cechowania pozwala na bardzo prosty i elegancki opis oddziaływań czastek w Modelu Standardowym, w języku kwantowej teorii pola. Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.14/39

Problem masy Założenie symetrii cechowania pozwala na bardzo prosty i elegancki opis oddziaływań czastek w Modelu Standardowym, w języku kwantowej teorii pola. Z symetrii cechowania wynika jednak, że wszystkie nośniki oddziaływań powinny być bezmasowe. Fale oddziaływań nie maja masy! Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.14/39

Problem masy Założenie symetrii cechowania pozwala na bardzo prosty i elegancki opis oddziaływań czastek w Modelu Standardowym, w języku kwantowej teorii pola. Z symetrii cechowania wynika jednak, że wszystkie nośniki oddziaływań powinny być bezmasowe. Z drugiej strony doświadczenie pokazuje, że bozony W ± i Z maja niezerowa masę... czy potrafimy pogodzić wymóg symetrii z doświadczeniem?! Czy w symetrycznym świecie moga istnieć stany łamiace symetrię? Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.14/39

Problem masy Analogia klasyczna Podobny problem spotykamy rozważajac kulkę w osiowosymetrycznej czaszy (w jednorodnym polu grawitacyjnym). g Nawet jeśli nie znamy kształtu czaszy możemy oczekiwać, że położenie równowagi kulki znajduje się na osi symetrii czaszy. Niezależnie od warunków poczatkowych kulka powinna się tam w końcu znaleźć... Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.15/39

Problem masy Analogia klasyczna Podobny problem spotykamy rozważajac kulkę w osiowosymetrycznej czaszy (w jednorodnym polu grawitacyjnym). Nawet jeśli nie znamy kształtu czaszy możemy oczekiwać, że położenie równowagi kulki znajduje się na osi symetrii czaszy. Jednak doświadczenie może wykazać, że kulka nie znajduje się na osi symetrii!... Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.15/39

Spontaniczne łamanie symetrii Możliwe wytłumaczenia: na kulkę działa dodatkowa siła, skierowana pod katem do osi F Q Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.16/39

Spontaniczne łamanie symetrii Możliwe wytłumaczenia: na kulkę działa dodatkowa siła, skierowana pod katem do osi czasza nie ma symetrii osiowej w obu tych przypadkach musimy przyznać, że nasza symetria jest złamana (nie obowiazuje) Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.16/39

Spontaniczne łamanie symetrii Możliwe wytłumaczenia: na kulkę działa dodatkowa siła, skierowana pod katem do osi czasza nie ma symetrii osiowej w obu tych przypadkach musimy przyznać, że nasza symetria jest złamana (nie obowiazuje) czasza zachowuje symetrię osiowa ale położenie na osi nie jest stanem równowagi trwałej kulka stacza się wybierajac jedno z wielu możliwych położeń równowagi Stoczenie się kulki powoduje spontaniczne złamanie symetrii! Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.16/39

Spontaniczne łamanie symetrii Na możliwość nadania mas nośnikom oddziaływań poprzez spontaniczne łamanie symetrii wskazał czterdzieści lat temu (1964) Peter W. Higgs. Mechanizm spontanicznego łamania symetrii, zwany także mechanizmem Higgsa, jest podstawa współczesnej teorii oddziaływań elektrosłabych. Wszystkie czastki uzyskuja masę poprzez oddziaływanie z polem Higgsa! Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.17/39

Mechanizm Higgsa Wyobraźmy sobie salę bankietowa równomiernie wypełniona ludźmi (pole Higgsa) Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.18/39

Mechanizm Higgsa Pojawia się sławny naukowiec (bozon cechowania) przyciagaj ac uwagę zebranych... Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.19/39

Mechanizm Higgsa Ludzie cisnacy się wokół naukowca utrudniaja mu poruszanie się (nadaja mu masę) Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.20/39

Czastka Higgsa Ludzie na bankiecie moga też spontanicznie tworzyć zgęszczenia oczekujemy istnienia dodatkowej czastki Higgsa Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.21/39

Model Standardowy Podsumowanie czastki materii kwarki i leptony Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.22/39

Model Standardowy Podsumowanie czastki materii kwarki i leptony nośniki oddziaływań γ, g, W ± i Z Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.22/39

Model Standardowy Podsumowanie czastki materii kwarki i leptony nośniki oddziaływań γ, g, W ± i Z bozon Higgsa konieczny dla spójności modelu Nadaje masy wszystkim czastkom Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.22/39

Testy Modelu Standardowego Model Standardowy został bardzo dokładnie sprawdzony, m.in. w eksperymentach przy akceleratorze LEP w CERN pod Genewa. W pierścieniu o obwodzie 27 km rozpędzane i zderzane były przeciwbieżne wiazki elektronów i pozytonów. Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.23/39

Testy Modelu Standardowego Rezonansowa produkcja ciężkich bozonów pośredniczacych: e + e Z W przekroju czynnym na produkcję hadronów widać wyraźne maksimum odpowiadajace produkcji bozonu Z Bardzo precyzyjne pomiary: M Z = 91.1875 ± 0.0021GeV energia dostępna Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.24/39

Testy Modelu Standardowego Porównanie Model Standardowy ma jedynie trzy wolne parametry opisujace oddziaływania (+ masy czastek i Higgsa). Model tłumaczy wyniki wszystkich dotychczasowych pomiarów oddziaływań elektrosłabych! Porównanie pomiarów z teoria np. m W = 80.425 ± 0.034 GeV pomiar m W = 80.390 GeV dopasowanie Brakuje nam tylko... czastki Higgsa! α (5) had (m Z ) 0.02761 ± 0.00036 0.02770 m Z [GeV] 91.1875 ± 0.0021 91.1874 Γ Z [GeV] 2.4952 ± 0.0023 2.4965 σ 0 had [nb] 41.540 ± 0.037 41.481 R l 20.767 ± 0.025 20.739 A 0,l fb 0.01714 ± 0.00095 0.01642 A l (P τ ) 0.1465 ± 0.0032 0.1480 R b 0.21630 ± 0.00066 0.21562 R c 0.1723 ± 0.0031 0.1723 A 0,b fb 0.0992 ± 0.0016 0.1037 A 0,c fb 0.0707 ± 0.0035 0.0742 A b 0.923 ± 0.020 0.935 A c 0.670 ± 0.027 0.668 A l (SLD) 0.1513 ± 0.0021 0.1480 sin 2 θ lept eff (Q fb ) 0.2324 ± 0.0012 0.2314 m W [GeV] 80.425 ± 0.034 80.390 Γ W [GeV] 2.133 ± 0.069 2.093 m t [GeV] 178.0 ± 4.3 178.4 0 Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.25/39

Poszukiwanie Higgsa w LEP Masa bozonu Higgsa Obecność czastki Higgsa wpływa na przebieg wielu procesów. Z ich precyzyjnych pomiarów możemy oszacować jej masę. Analiza wszystkich dostępnych danych wskazuje, że masa Higgsa powinna wynosić około 100 GeV: m h = 129 +74 49 GeV lub: m h <285 GeV Poszukiwania Mimo wieloletniego wysiłku czterech grup eksperymentalnych nie udało się znaleźć bozonu Higgsa w LEP. Dostępna energia wiazek pozwoliła jednak na poszukiwania czastki Higgsa jedynie dla mas poniżej około 115 GeV. Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.26/39

Przypadek z eksperymentu ALEPH Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.27/39

LEP LEP był największym dotad zbudowanym akceleratorem. Zbudowany w CERN pod Genewa miał obwód ok. 27 km. Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.28/39

LEP LHC LEP był największym dotad zbudowanym akceleratorem. Zbudowany w CERN pod Genewa miał obwód ok. 27 km. W tym samym tunelu budowany jest obecnie akcelerator LHC. Uruchomienie LHC planowane jest na rok 2007. Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.28/39

LHC pro- mieć Przeciwbieżne wiazki tonów w LHC maja energię 2 7 TeV (1 TeV = 1000 GeV) Intensywność wiazek będzie tak duża, że oczekujemy produkcji do 1000 czastek Higgsa na godzinę! Przypadków produkcji czastki Higgsa będa poszukiwać dwa eksperymenty: ATLAS i CMS Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.29/39

Detektor CMS Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.30/39

Stan przygotowań - ATLAS 11 czerwca 2004 Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.31/39

Stan przygotowań - ATLAS 20 września 2005 Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.31/39

Poszukiwanie Higgsa w LHC Poszukiwania bozonu Higgsa a następnie pomiar jego parametrów będzie jednym z głównych tematów badań w LHC. Najbardziej obiecujacy jest kanał: pp H Z Z l + l l + l gdyż naładowane leptony (e ± i µ ± ) można łatwo zidentyfikować Eksperymenty przy LHC będa mogły zidentyfikować bozon Higgsa w Modelu Standardowym w pełnym zakresie mas. Uruchomienie LHC otworzy nowy rozdział w fizyce czastek elementarnych... Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.32/39

Symulacja eksperymentu CMS H ZZ µ + µ µ + µ Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.33/39

Projekt ILC Aby precyzyjnie zmierzyć własności czastki Higgsa planowana jest już budowa kolejnego akceleratora - akceleratora liniowego e + e. International Linear Collider (ILC) Ogólna koncepcja akceleratora: Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.34/39

Precyzyjne pomiary w ILC Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.35/39

W 2008 roku powinniśmy wiedzieć skad się bierze masa. Rozpocznie się nowy rozdział w fizyce czastek. Wciaż możesz wziać w tym udział!... Czekamy także na Ciebie! Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.36/39

Nie tylko Higgs... Czastki supersymetryczne?... Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.37/39

Nie tylko Higgs... Ukryte wymiary?... Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.38/39

Nie tylko Higgs... A może będzie to wyprawa w nieznane... Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.39/39