Program pre učiteľov fyziky z členských štátov CERNuProgram pre učiteľov fyziky z členských štátov CERNuProgram pre učiteľov fyziky z členských štátov CERNuProgram pre učiteľov fyziky z členských štátov CERNu

Fyzika elementárnych častícFyzika elementárnych častícFyzika elementárnych častícFyzika elementárnych častíc

1. z čoho sa skladá svet1. z čoho sa skladá svet

Martin MojžišMartin Mojžiš

elementárne časticeelementárne časticeelementárne časticeelementárne častice

elementárne fermiónyelementárne fermióny•• leptónyleptóny

elementárne bozónyelementárne bozóny•• fotónfotónleptónyleptóny

•• kvarkykvarkyfotónfotón

•• gluóngluónW Z b óW Z b ó•• W a Z bozónW a Z bozón

•• gravitón (?)gravitón (?)•• Higgsov bozónHiggsov bozón

neelementárne časticeneelementárne častice: : protón, neutrón, pión, ...protón, neutrón, pión, ...

volajú sa hadróny, skladajú sa z kvarkovvolajú sa hadróny, skladajú sa z kvarkov

elementárne fermiónyelementárne fermiónyelementárne fermiónyelementárne fermióny

elektrónelektrón miónmión tautau

ee--neutrínoneutríno μμ--neutrínoneutríno ττ--neutrínoneutríno

upup charmcharm toptopupup charmcharm toptop

dd tt b ttb ttdowndown strangestrange bottombottom

1. rodina1. rodina 2. rodina2. rodina 3. rodina3. rodina

elementárne bozónyelementárne bozónyelementárne bozónyelementárne bozóny

fotónfotón elektromagnetickéelektromagnetické

gluóngluón silné jadrovésilné jadrové

W a Z bozónW a Z bozón slabé jadrovéslabé jadrové

gravitóngravitón gravitačnégravitačné

Higgsov bozónHiggsov bozón spontánny narušiteľspontánny narušiteľ

Nobelove cenyNobelove cenyNobelove cenyNobelove ceny

elektrónelektrón miónmión tautauJ.J.Thomson M.Perl

ee--neutrínoneutríno μμ--neutrínoneutríno ττ--neutrínoneutrínofotónA.Einstein

A.ComptonLedermann SchwartzF Reinesee--neutrínoneutríno μμ--neutrínoneutríno ττ--neutrínoneutríno

gluón

SchwartzSteinberger

F.Reines

Gross,Wilczek,Politzer

upup charmcharm toptopW a Z

FriedmanKendallTaylor

Richter, TingGlashow,Weiberg,SalamRubbia van der Meer

downdown strangestrange bottombottomW a Z

M.Gell-Mann

Rubbia,van der Meer’t Hooft, Veltman

antičasticeč s ce• ku každej elementárnej častici existuje antičastica

i i i j k h ť i• častica a antičatica majú rovnakú hmotnosť, spin, …• častica a antičatica majú opačný elektrický náboj, …

elektrón elektrón pozitrónpozitrón

titi t ít í

C.Anderson

neutrínoneutríno antianti--neutrínoneutríno

upup antianti--upupupup pp

downdown antianti--downdownE.Segrè

O.Chamberlain

• ďalšie rodiny analogicky• W+ je antičastica k W–• W+ je antičastica k W• fotón, gluón, Z, Higgs aj gravitón sú sami sebe antičastice

interakcie s fotónominterakcie s fotónomQQ interakcie s fotónominterakcie s fotónomQQ

eeelektrónelektrón

μμmiónmión

ττtautau

––11

ννeeee neutrínoneutríno

ννμμμμ neutrínoneutríno

ννττττ neutrínoneutríno

00ee--neutrínoneutríno μμ--neutrínoneutríno ττ--neutrínoneutríno

uu cc tt2/32/3upup charmcharm toptop

dd ss bb1/31/3 dddowndown

sssstrangetrange

bbbottombottom

––1/31/3

±±11 W W ±±

interakcie s gluónominterakcie s gluónominterakcie s gluónominterakcie s gluónom

eeelektrónelektrón

μμmiónmión

ττtautau

ννeeee neutrínoneutríno

ννμμμμ neutrínoneutríno

ννττττ neutrínoneutrínoee--neutrínoneutríno μμ--neutrínoneutríno ττ--neutrínoneutríno

u u uu uu c c cc cc t t tt ttupup ccharmharm toptop

dd dd dd ss ss ss bb bb bbd d dd dddowndown

s s ss sssstrangetrange

b b bb bbbottombottom

To help protect your privacy, PowerPoint prevented this external picture from being automatically downloaded. To download and display this picture, click Options in the Message Bar, and then click Enable external content.

interakcie s W a Z bozónominterakcie s W a Z bozónominterakcie s W a Z bozónominterakcie s W a Z bozónom

eeelektrónelektrón

μμmiónmión

ττtautau

ννeeee neutrínoneutríno

ννμμμμ neutrínoneutríno

ννττττ neutrínoneutrínoee--neutrínoneutríno μμ--neutrínoneutríno ττ--neutrínoneutríno

uu cc ttupup charmcharm toptop

dd ss bbdddowndown

ssstrangestrange

bbbottombottom

interakcie s gravitónominterakcie s gravitónominterakcie s gravitónominterakcie s gravitónom

eeeelektrónlektrón

μμmiónmión

ττtautau

11 200200 35003500

ννeeee neutrínoneutríno

ννμμμμ neutrínoneutríno

ννττττ neutrínoneutríno

< < 1010--55 < < 0.50.5 < < 6060ee--neutrínoneutríno μμ--neutrínoneutríno ττ--neutrínoneutríno

uu cc tt1100 26002600 350000350000uupp charmcharm toptop

dd ss bb2020 400400 90009000ddddownown

ssstrangestrange

bbbottombottom

2020 400400 90009000

interakcie s Higgsominterakcie s Higgsominterakcie s Higgsominterakcie s Higgsom

eeelektrónelektrón

μμmiónmión

ττtautau

ννeeee neutrínoneutríno

ννμμμμ neutrínoneutríno

ννττττ neutrínoneutrínoee--neutrínoneutríno μμ--neutrínoneutríno ττ--neutrínoneutríno

uu cc ttupup charmcharm toptop

dd ss bbdddowndown

ssstrangestrange

bbbottombottom

svet ako stavebnicasvet ako stavebnicasve o s veb csve o s veb cnukleónynukleóny

u kto ich drží pokope?kto ich drží pokope?uu

dprotón

qluónyqluónyd

aká je farba n kleónoaká je farba n kleónoud neutrón

aká je farba nukleónovaká je farba nukleónov

bielabielad bielabiela

! obrázky sú zavádzajúce, tvrdenia zjednodušujúce a farba nie je farba !

svet ako stavebnicasvet ako stavebnicasve o s veb csve o s veb cjadrájadrá

kto ich drží pokope?kto ich drží pokope?deutérium

qluóny qluóny (v istom zmysle)(v istom zmysle)

ale eď sú bieleale eď sú bielehélium

ale veď sú bieleale veď sú biele

nevadínevadí (farba je v nich)(farba je v nich)nevadí nevadí (farba je v nich)(farba je v nich)

! obrázky sú zavádzajúce, tvrdenia zjednodušujúce a farba nie je farba !

svet ako stavebnicasvet ako stavebnicasve o s veb csve o s veb catómyatómy

kto ich drží pokope?kto ich drží pokope?

fotónyfotóny

aký je náboj atómoaký je náboj atómoaký je náboj atómovaký je náboj atómov

nulovýnulovýnulovýnulový

! obrázky sú strašne zavádzajúce, tvrdenia zjednodušujúce !

svet ako stavebnicasvet ako stavebnicasve o s veb csve o s veb cmolekulymolekuly

kto ich drží pokope?kto ich drží pokope?

fotónyfotóny

ale eď sú ne trálneale eď sú ne trálneale veď sú neutrálneale veď sú neutrálne

nevadínevadí (náboj je v nich)(náboj je v nich)nevadí nevadí (náboj je v nich)(náboj je v nich)

! obrázky sú strašne zavádzajúce, tvrdenia zjednodušujúce !

svet ako stavebnicasvet ako stavebnicasve o s veb csve o s veb credukcionizmusredukcionizmus

• fyzika molekulárnej väzby chémia

• chémia makromolekúl biochémia

• biochémia bunky molekulárna biológia

• molekulárna biológia fyziológia psychológia• molekulárna biológia fyziológia, psychológia

• psychológia sociológia, ekonómia

• sociológia volebné preferencie na Slovensku

(až toto je nepochopiteľné)

akú úlohu má v stavebnici akú úlohu má v stavebnici WW--bozón?bozón?ú ú o u v s veb cú ú o u v s veb c WW bo ó ?bo ó ?ββ--rádioaktivitarádioaktivita

d u + W u + e + ννeeelektrón

eu

uu

d W

d d ννee

protón neutrón antineutríno

! obrázky sú zavádzajúce, tvrdenia zjednodušujúce a farba nie je farba !

akú úlohu hrá v stavebnici akú úlohu hrá v stavebnici ZZ--bozón?bozón?j Wj W b ó l č ý k áb ó l č ý k áje to Wje to W--bozónov nerozlučný kamarátbozónov nerozlučný kamarát

akú úlohu hrá v stavebnici akú úlohu hrá v stavebnici HH--bozón?bozón?dáva všetkým časticiam hmotnostidáva všetkým časticiam hmotnosti

akú úlohu hrá v stavebnici gravitón?akú úlohu hrá v stavebnici gravitón?akú úlohu hrá v stavebnici gravitón?akú úlohu hrá v stavebnici gravitón?je to kľúčový hráč na vesmírnej škáleje to kľúčový hráč na vesmírnej škálej ý jj ý j

akú úlohu hrá druhá a tretia rodina?akú úlohu hrá druhá a tretia rodina?akú úlohu hrá druhá a tretia rodina?akú úlohu hrá druhá a tretia rodina?nikto nevienikto nevie

ale práve vďaka nim máme toľko neelementárnych častíc(hadrónov)

mezóny

( ad ó ov)

baryóny qq qqqπ pión p protóndddudu , , uudρ ró-mezón

K kaón

n neutrón

Ω omega hyperónsdsdsusu sssudddddudu , ,

K kaón

J/Ψ džejpsaj

Ω omega-hyperón

Λc lambda-čarmccsdsdsusu ,,, sss

udc… …

confinement(uväznenie kvarkov)

• text

koniec prvej častikoniec prvej častikoniec prvej častikoniec prvej časti