2005 - Svetový rok fyziky

2005 - Svetový rok fyziky2005 - Svetový rok fyziky

Pohľad Pohľad

do mikrosvetado mikrosveta

ĽUDIA SA ODDÁVNA PÝTAJÚĽUDIA SA ODDÁVNA PÝTAJÚ

Z čoho sa skladá Z čoho sa skladá svet?svet?

aa

Čo ho drží Čo ho drží pohromade?pohromade?

POHĽAD DO MIKROSVETAPOHĽAD DO MIKROSVETA

• základné stavebné bloky hmotyzákladné stavebné bloky hmoty

• sily, ktoré medzi nimi pôsobiasily, ktoré medzi nimi pôsobia

• ako ich študujemeako ich študujeme

• čo dnes vieme – štandardný modelčo dnes vieme – štandardný model

• čo ešte nevieme – čo je za čo ešte nevieme – čo je za štandardným modelomštandardným modelom

Základné stavebné bloky hmotyZákladné stavebné bloky hmoty

ZákladnéZákladné jednoduchéjednoduché nedeliteľnénedeliteľné

V staroveku:V staroveku:• zemzem• voda,voda,• vzduch,vzduch,• oheňoheň


Atóm :Atóm :malé, husté kladnémalé, husté kladné jadro jadro

oblak záporných oblak záporných elektrónovelektrónov


Jadro atómu : Jadro atómu :

kladnékladné protóny protóny

neutrálneneutrálne neutróny neutróny

Protóny a neutróny:Protóny a neutróny:

kvarkykvarky – elementárne častice– elementárne častice


Ak protón by mal priemer 1 cmAk protón by mal priemer 1 cm • kvark a elektrón by bol menší kvark a elektrón by bol menší

ako hrúbka vlasuako hrúbka vlasu• priemer atómu by bol väčší priemer atómu by bol väčší

ako dĺžka 30 futbalových ihrískako dĺžka 30 futbalových ihrísk

99,999999999999 99,999999999999 %% atómu atómu

prázdny priestorprázdny priestor


Tri generácie kvarkovTri generácie kvarkovzlomkový elektrický nábojzlomkový elektrický nábojfarebný nábojfarebný náboj

najťažší – t-kvark – 1995najťažší – t-kvark – 1995Samostatne sú nepozorovateľné.Samostatne sú nepozorovateľné.

Z kvarkov sú zložené Z kvarkov sú zložené hadróny:hadróny:baryóny baryóny – 3 kvarky– 3 kvarkymezónymezóny – kvark+antikvark – kvark+antikvark


AntihmotaAntihmotaAntičastica je rovnaká ako častica, Antičastica je rovnaká ako častica, má však opačný elektrický náboj.má však opačný elektrický náboj.


Leptóny – Leptóny – bodové časticebodové časticeelektrón, mión, tauelektrón, mión, tau – majú elektrický náboj – majú elektrický náboj3 neutrína3 neutrína - elektricky neutrálne - elektricky neutrálne


3 generácie častíc3 generácie častíc((podľa rastúcej hmotnospodľa rastúcej hmotnosti)ti)náš svet – 1. generácianáš svet – 1. generácia

moderné urýchľovače moderné urýchľovače raný Vesmírraný Vesmír

ťažšie

častice


Svet je zložený zo:Svet je zložený zo: 6 kvarkov6 kvarkov 6 leptónov 6 leptónov

Čo drží svet pohromadeČo drží svet pohromade4 základné interakcie4 základné interakcie

gravitačnágravitačná

elektromagnetickáelektromagnetická

slabáslabá

silnásilná

Čo drží svet pohromadeČo drží svet pohromadeAko interagujú častice hmoty?Ako interagujú častice hmoty?

bez vzájomného dotykubez vzájomného dotykuvzájomnou výmenou častíc vzájomnou výmenou častíc iného typu - nosičoviného typu - nosičov

nosiče nosiče (sprostredkovatele) (sprostredkovatele)

interakciíinterakcií

Čo drží svet pohromadeČo drží svet pohromadeGravitáciaGravitácia

najslabšia interakcianajslabšia interakcia

nosič - gravitónnosič - gravitón

Elektromagnetická interakciaElektromagnetická interakcia

drží pohromade atómdrží pohromade atóm

nosič - fotónnosič - fotónrádiové vlny, mikrovlny, svetlo, rtg lúče,...rádiové vlny, mikrovlny, svetlo, rtg lúče,...

Čo drží svet pohromadeČo drží svet pohromadeSilná interakciaSilná interakcia

krátky dosah – jadro atómukrátky dosah – jadro atómunosič - gluónnosič - gluón

má tiež farebný náboj má tiež farebný náboj

zmzmeses farfariebieb = = bielabiela

Silná interakcia so vzdialenosťou rastie Silná interakcia so vzdialenosťou rastie (ako sila pri rozťahovaní pružiny)(ako sila pri rozťahovaní pružiny)

Čo drží svet pohromadeČo drží svet pohromadeSilná interakciaSilná interakcia

hadronizáciahadronizácia

Čo drží svet pohromadeČo drží svet pohromadeSlabá interakciaSlabá interakcia

nosiče - Wnosiče - W++, W, W--, Z, Z0 0 ((ťažké bozóny) ťažké bozóny) je zodpovedná za rozpadyje zodpovedná za rozpady mení typ – mení typ – vôňuvôňu kvarkov a leptónov kvarkov a leptónov

Hmota okolo nás sa skladá Hmota okolo nás sa skladá z najľahších kvarkov a leptónov, z najľahších kvarkov a leptónov, ktoré sa ďalej nerozpadajúktoré sa ďalej nerozpadajú

Ako Ako šštudujeme mikrosvettudujeme mikrosvetRozmery objektov, ktoré skúma fyzikaRozmery objektov, ktoré skúma fyzika

Ako Ako šštudujeme mikrosvettudujeme mikrosvet

experimentexperiment

Rutherfordov experimentRutherfordov experimenthypotézahypotéza

nová teórianová teória


nalietavajúci zväzoknalietavajúci zväzok - alfa- alfa

terčíkterčík – zlatá fólia– zlatá fólia

detektordetektor – citlivá vrstva– citlivá vrstva

Fyzikálny základ Fyzikálny základ urýchľovanie urýchľovanie nabitých častíc elektromagnetickým poľomnabitých častíc elektromagnetickým poľom

väčšia hybnosť častíc väčšia hybnosť častíc menšia vlnová dĺžka menšia vlnová dĺžka skúmanie menších oblastískúmanie menších oblastí

E=mcE=mc22

Rutherfordov experimentRutherfordov experiment


pevný terčíkpevný terčík

protibežné zväzkyprotibežné zväzky

urýchľovačeurýchľovače


oo

CERNCERN

LEP - LEP - Z, W Z, W bozónybozóny

LHCLHC – – Higgsov bozónHiggsov bozón


Zrážka - prípadZrážka - prípad

Produkty zrážky:Produkty zrážky:

množstvo častíc, niektoré sú množstvo častíc, niektoré sú produkty rozpadu krátkožijúcich produkty rozpadu krátkožijúcich častícčastíc

Spracovanie prípadu Spracovanie prípadu počítač počítačZískané informácie :Získané informácie :• hodnoty energie, hybnosti častíc hodnoty energie, hybnosti častíc • typy častíctypy častíc


dráhový detektor dráhový detektor magnetmagnet

elektromgnetický elektromgnetický kalorimeterkalorimeter

hadrónový hadrónový kalorimeterkalorimeter

miónový miónový kalorimeterkalorimeter


V elektrón – pozitrónovej zrážke vznikol Z-bozón, rozpadol sa na:V elektrón – pozitrónovej zrážke vznikol Z-bozón, rozpadol sa na:

ee++, e, e--mión, mión, antimiónantimión

tautau++, , tautau--

kvark, kvark, antikvarkantikvark

kvark, kvark, antikvark, antikvark, gluóngluón

tau+, tau+, tau-tau-


Príklad počítačovej simulácie prípaduPríklad počítačovej simulácie prípadu

Štandardný modelŠtandardný model

Základné stavebné častice hmoty Základné stavebné častice hmoty a popis síl, ktoré medzi nimi pôsobiaa popis síl, ktoré medzi nimi pôsobia

Štandardný modelŠtandardný model

6 kvarkov 6 kvarkov 6 leptónov6 leptónov

nosiče nosiče interakcií interakcií

elektroslabá teóriaelektroslabá teóriakvantová chromodynamikakvantová chromodynamika

okrem gravitácieokrem gravitácie

Za štandardným modelomZa štandardným modelom

Odkiaľ je hmotnosť?Odkiaľ je hmotnosť?Prečo niektoré častice nemajú Prečo niektoré častice nemajú hmotnosť a iné majú veľkú hmotnosť a iné majú veľkú hmotnosť?hmotnosť?

Predpoveď:Predpoveď:

Higgsov bozónHiggsov bozónBude nájdený na LHC v CERNe?Bude nájdený na LHC v CERNe?


Ako vznikáAko vzniká

Higgsov bozónHiggsov bozón


Teória veľkého zjednotenia GUTTeória veľkého zjednotenia GUT

Zjednotenie silnej, slabej, Zjednotenie silnej, slabej, elektromagnetickej elektromagnetickej interakcie interakcie pri veľmi pri veľmi vysokých energiách vysokých energiách (aké boli v ranom Vesmíre)(aké boli v ranom Vesmíre)


Zjednotenie všetkých 4 interakciíZjednotenie všetkých 4 interakcií

Teória všetkéhoTeória všetkého Teória strún?Teória strún?11 rozmerný priestor11 rozmerný priestor

Príklad :Príklad :

1- rozmerný priestor1- rozmerný priestor

2 - rozmerný priestor2 - rozmerný priestor


Väčšina hmoty VesmíruVäčšina hmoty Vesmíru

tmavá hmotatmavá hmota

vieme o nej iba z jej gravitačných efektovvieme o nej iba z jej gravitačných efektov

z čoho sa skladá?...z čoho sa skladá?...

http://particleadventure.org/particleadventure/http://particleadventure.org/particleadventure/

2005 - Svetový rok fyziky

Documents

Transcript of 2005 - Svetový rok fyziky