Oddziaływania fundamentalne

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

Atomowa budowa materii

Teoria Wielkiego Wybuchu FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 5 cząstki elementarne i oddzialywania

Podstawy Fizyki Jądrowej

LHC i po co nam On. Piotr Traczyk CERN

Cząstki i siły. Piotr Traczyk. IPJ Warszawa

Cząstki elementarne wprowadzenie. Krzysztof Turzyński Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski

Fizyka cząstek elementarnych i oddziaływań podstawowych

LHC: program fizyczny

Bozon Higgsa prawda czy kolejny fakt prasowy?

Materia i jej powstanie Wykłady z chemii Jan Drzymała

czastki elementarne Czastki elementarne

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

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 5

Oddziaływanie pomiędzy kwarkami i leptonami -- krótki opis Modelu Standardowego

DYNAMIKA dr Mikolaj Szopa

Symetrie. D. Kiełczewska, wykład 5 1

Symetrie. D. Kiełczewska, wykład 5 1

1.6. Ruch po okręgu. ω =

Wykład 43 Cząstki elementarne - przedłużenie

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Teoria grawitacji. Grzegorz Hoppe (PhD)

Ewolucja Wykład Wszechświata Era Plancka Cząstki elementarne

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

WSTĘP DO FIZYKI CZĄSTEK. Julia Hoffman (NCU)

Wyk³ady z Fizyki. Zbigniew Osiak. Cz¹stki Elementarne

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

FIZYKA. Wstęp cz. 1. Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

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

( Kwantowe ) zasady nieoznaczoności Heisenberga. a rozmiar ( grawitacyjnej ) czarnej dziury; Wstęp do teorii strun

STRUKTURA REWOLUCJI NAUKOWYCH. Rafał Demkowicz-Dobrzański Centrum Fizyki Teoretycznej PAN

Spis treści. Przedmowa PRZESTRZEŃ I CZAS W FIZYCE NEWTONOWSKIEJ ORAZ SZCZEGÓLNEJ TEORII. 1 Grawitacja 3. 2 Geometria jako fizyka 14

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

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

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

Podstawy Fizyki Jądrowej

Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów Diagramy Faynmana

Zasada nieoznaczoności Heisenberga. Konsekwencją tego, Ŝe cząstki mikroświata mają takŝe własności falowe jest:

Compact Muon Solenoid

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

WYKŁAD 5 sem zim.2010/11

Promieniowanie jonizujące

Promieniowanie jonizujące

Wstęp do chromodynamiki kwantowej

Podstawy fizyki subatomowej

Własności jąder w stanie podstawowym

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

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

Fizyka wykład dla studentów kierunku Informatyka Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki Politechniki Śląskiej

Wstęp do Modelu Standardowego

Cząstki elementarne Odkrycia Prawa zachowania Cząstki i antycząstki

Bozon Higgsa oraz SUSY

WYKŁAD

Czego brakuje w Modelu Standardowym

Model Standardowy budowy Wszechświata

Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów Diagramy Faynmana

Spin spina fizykę i... SPiN. prof. Mariusz P. Dąbrowski

Sylwa czyli silva rerum na temat fizyki cz astek elementarnych

Wszechświat cząstek elementarnych (dla humanistów)

WYKŁAD 12. Wszechświat cząstek elementarnych dla humanistów. Poza Modelem Standardowym. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW

WYKŁAD 4 10.III.2010

Na tropach czastki Higgsa

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

WYKŁAD 8. Wszechświat cząstek elementarnych dla humanistów

WYKŁAD X.2009 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW

Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów Oddziaływania słabe

Wszechświat cząstek elementarnych

Wstęp do fizyki cząstek elementarnych

Zderzenia relatywistyczna

Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów Oddziaływania silne

Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników WYKŁAD 1

Podstawy fizyki kwantowej i budowy materii

Model Standardowy i model Higgsa. Sławomir Stachniewicz, IF PK

WYKŁAD I Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Model Standardowy AD 2010

Wybrane Dzialy Fizyki

WYKŁAD Wszechświat cząstek elementarnych. 24.III.2010 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Masa W

CZAS I PRZESTRZEŃ EINSTEINA. Szczególna teoria względności. Spotkanie II ( marzec/kwiecień, 2013)

WYKŁAD 9 18.IV Wszechświat cząstek elementarnych. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW

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

Tak określił mechanikę kwantową laureat nagrody Nobla Ryszard Feynman ( ) mechanika kwantowa opisuje naturę w sposób prawdziwy, jako absurd.

Fizyka cząstek elementarnych. Fizyka cząstek elementarnych

Oddziaływania słabe i elektrosłabe

OD MODELU STANDARDOWEGO DO M-TEORII. modele teoriopolowe. elementarnych.

Wykład XIII: Rozszerzenia SM, J. Gluza

Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 5. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW

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

Model Standardowy budowy Wszechświata

Granice fizyki 1. Marek Demiański Instytut Fizyki Teoretycznej Uniwersytet Warszawski

Pole elektromagnetyczne. Równania Maxwella

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

WYKŁAD V Wszechświat cząstek elementarnych. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Hadrony i struny gluonowe. Model Standardowy AD 2010

Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW 29. III. 2010

Ostatnie uzupełnienia

Teorie wielkich unifikacji

Podstawy fizyki sezon 1 VII. Pole grawitacyjne*

Fizyka cząstek elementarnych. Tadeusz Lesiak

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

Elementy dynamiki klasycznej - wprowadzenie. dr inż. Romuald Kędzierski

Transkrypt:

Oddziaływania fundamentalne Silne: krótkozasięgowe (10-15 m). Siła rośnie ze wzrostem odległości. Znaczna siła oddziaływania. Elektromagnetyczne: nieskończony zasięg, siła maleje z kwadratem odległości. Znaczna siła oddziaływania. Słabe: krótkozasięgowe (10-18 m). Siła maleje ze wzrostem odległości. Średnia siła oddziaływania. Pole nie jest wiążące. Grawitacyjne: nieskończony zasięg, siła maleje z kwadratem odległości. Mała siła oddziaływania.

Nośniki oddziaływań Oddziaływania między fermionami (składnikami materii) następują przez wymianę bozonów (cząstek o spinie całkowitym) Elektromagnetyczne: foton Słabe: bozony W i Z Grawitacyjne: grawiton Silne: gluony i mezony

Nośniki oddziaływań

Zasięg oddziaływania Zasięg oddziaływań zależy od masy cząstek będących nośnikiem. Zgodnie z zasadą nieoznaczoności, czas życia jest ograniczony: E t mc t > 2 h Im cięższa cząstka wymiany, tym krótszy zasięg oddziaływania: 2 c t h 2mc Nośnikiem oddziaływań elekromagnetycznych i grawitacyjnych są cząstki nie posiadające masy spoczynkowej (foton i grawiton).

Cząstki wirtualne Zgodnie z zasadą nieoznaczoności, w próżni może pojawić się cząstka, która po krótkim czasie zniknie cząstka wirtualna E t mc t > 2 h 2 Mierzalny jest jedynie efekt oddziaływania np. zmiany pędu obiektów między którymi doszło do wymiany cząstki.

Oddziaływanie elektromagnetyczne

Oddziaływanie elektromagnetyczne F = Q Q 1 2 2 0 4πε r ε 0 = 8.854 10-12 [C 2 N -1 m -2 = Fm -1 ] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu

Oddziaływanie silne Oddziaływania między kwarkami (wewnątrz hadronów) gluony. Cząstki bezmasowe o spinie = 1. Powodują zmianę koloru kwarków. Krótkozasięgowe ze względu na uwięzienie kwarków. Oddziaływania między nukleonami mezony. Oddziaływania proton-neutron spajają jądra atomowe.

Oddziaływanie silne

Oddziaływanie słabe Bozony cechowania W i Z są ciężkie (80.4 GeV/c 2 i 91.2 GeV/c 2 ) co ogranicza zasięg oddziaływań. Spin s = 1. Działa na lewoskrętne leptony i kwarki oraz na ich prawoskrętne antycząstki złamanie symetrii oddziaływań. Skrętność: rzut wektora spinu (wewnętrznego momentu pędu) na kierunek ruchu cząstki. h r r r r = J pˆ = L pˆ + S pˆ = S pˆ, pˆ = r p r p

Oddziaływanie słabe Bozony W + i W : emisja zmienia ładunek elektryczny cząstki emitującej i zmienia jej spin. Emisja lub absorpcja zmienia cechy kwarków np. dziwny (s) w górny (u). Bozon Z nie zmienia ładunku ani cech kwarków. Emisja lub absorpcja może zmieniać spin, moment pędu i energię cząstki.

Oddziaływanie słabe Izospin słaby (I. oddziaływania słabego) jest zachowany w przemianach z udziałem oddziaływania słabego. Cząstka powstająca w wyniku przemiany ma izospin przeciwny do cząstki z której powstała.

Oddziaływanie słabe Kwarki typu dolnego (ładunek -1/3e) mogą ulec przemianie w kwarki typu górnego (ładunek 2/3e) przez emisję bozonu W - lub absorpcję W + Kwarki typu górnego mogą ulec przemianie w kwarki typu dolnego przez emisję bozonu W + lub absorpcję W -

Oddziaływania elektrosłabe Dla bardzo małych odległości (10-18 m), siła oddziaływania elektromagnetycznego i słabego jest porównywalna. Dla większych odległości decyduje rodzaj nośników bozony cechowania są ciężkie i mają krótki czas życia, fotony nie posiadają masy. Na wczesnym etapie rozwoju wszechświata (energia termiczna około 100GeV) bozony cechowania i fotony reprezentowały ten sam typ oddziaływań. W przemianach zachowuje się tzw. hiperładunek słaby Hiperładunek słaby Y W = Q ładunek T 3 Izospin oddziaływania słabego

Oddziaływanie grawitacyjne Grawiton -cząstka oddziaływania grawitacyjnego nie została dotąd odkryta doświadczalnie. Pozbawiona masy, spin = 2, oddziałuje na wszystkie cząstki. 6.674 10 11 N m 2 kg 2 F = GM r 1 2 M Pomimo niewielkiej stałej oddziaływania, grawitacja wpływa na rozszerzanie się Wszechświata, była również znaczącą siłą na wczesnym etapie jego rozwoju. Ogólna teoria względności Einsteina: spadające swobodnie ciało porusza się wzdłuż prostej w zakrzywionej czasoprzestrzeni. Ciało na powierzchni Ziemi doznaje przyspieszenia wywołanego siłą reakcji podłoża. 2

Ogólna teoria względności Einstena Oddziaływania grawitacyjne powodują zakrzywienie czasoprzestrzeni, lub: Zakrzywienie czasoprzestrzeni jest widoczne jako oddziaływania grawitacyjne. Soczewkowanie grawitacyjne bieg światła w pobliżu masywnych obiektów jest zakrzywiany Dylatacja czasu zegar obserwatora znajdującego się bliżej masywnego ciała działa wolniej. Anomalie orbit planet orbita jako całość ulega obrotowi wokół środka masy.

Oddziaływanie grawitacyjne Pośrednim dowodem na istnienie grawitonów i fal grawitacyjnych mogą być zmiany okresu obiegu w układach gwiazd podwójnych - pulsarów. Zmiany wskazują na ucieczkę energii z układu. Zmiany okresu obiegu PSR B1913+16

Teoria wszystkiego unifikacja Obecnie opis zachowania cząstek wymaga albo stosowania mechaniki kwantowej, albo ogólnej teorii względności. Teoria wszystkiego ma pozwolić na jeden opis dla różnych zjawisk.

Teoria strun Struny: jednowymiarowe obiekty (zamknięte lub otwarte) o bardzo małych rozmiarach (10-35 m). Różne mody drgań strun odpowiadają różnym właściwościom cząstek, takich jak ładunek i masa. Przemiany odpowiadają łączeniu lub rozdzielaniu strun.

Bozon Higgsa Ładunek 0 Spin 0 Parzystość +1 Masa 126 GeV/c 2 Czas życia 1.56 10 22 s Masa protonu: 938 MeV/c 2 Pole Higgsa wyjaśnia np. rezydualną masę bozonów cechowania w oddziaływaniu słabym. Masa jako przejaw energii potencjalnej, którą cząstki uzyskują poprzez sprzężenie z polem Higgsa. Uzyskana energia potencjalna odpowiada masie.