Hur mycket betyder Higgs partikeln? MASSOR! Leif Lönnblad. Institutionen för Astronomi och teoretisk fysik Lunds Universitet. S:t Petri,

Transkript

1 Hur mycket betyder Higgs partikeln? MASSOR! Leif Lönnblad Institutionen för Astronomi och teoretisk fysik Lunds Universitet S:t Petri, Higgs 1 Leif Lönnblad Lund University

2 Varför är Higgs viktig? Vad är massa? Hur hänger massa och Higgs ihop? Hur kan man se en Higgspartikel? Vad har vi egentligen upptäckt? Vad finns det kvar att upptäcka? Higgs 2 Leif Lönnblad Lund University

3 Vad är massa? Vad är massa? Higgs 3 Leif Lönnblad Lund University

4 Vad är massa? Vad är massa? F = mg Higgs 3 Leif Lönnblad Lund University

5 Massa är energi! Vad är massa? E = mc 2 Higgs 4 Leif Lönnblad Lund University

6 Energi är massa! Vad är massa? m = E c 2 = m 0 + E k c 2 + E p c 2 + E b c 2 Notera att c m 2 /s 2 Higgs 5 Leif Lönnblad Lund University

7 Energi är massa! Vad är massa? m = E c 2 = m 0 + E k c 2 + E p c 2 + E b c 2 Notera att c m 2 /s 2 Higgs 5 Leif Lönnblad Lund University

8 Energi är massa! Vad är massa? m = E c 2 = m 0 + E k c 2 + E p c 2 + E b c 2 Notera att c m 2 /s 2 Higgs 5 Leif Lönnblad Lund University

9 Vad är massa? Higgs 6 Leif Lönnblad Lund University

10 Vad är massa? Vad studerar en partikelfysiker? De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner (10 18 m)... som bygger upp atomkärnor (10 15 m)... som med elektroner bygger upp atomer (10 10 m)... som bygger upp molekyler (10 9 m)... som bygger upp celler (10 5 m)... som bygger upp oss. (1 m) Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

11 Vad är massa? Vad studerar en partikelfysiker? De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner (10 18 m)... som bygger upp atomkärnor (10 15 m)... som med elektroner bygger upp atomer (10 10 m)... som bygger upp molekyler (10 9 m)... som bygger upp celler (10 5 m)... som bygger upp oss. (1 m) Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

12 Vad är massa? Vad studerar en partikelfysiker? De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner (10 18 m)... som bygger upp atomkärnor (10 15 m)... som med elektroner bygger upp atomer (10 10 m)... som bygger upp molekyler (10 9 m)... som bygger upp celler (10 5 m)... som bygger upp oss. (1 m) Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

13 Vad är massa? Vad studerar en partikelfysiker? De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner (10 18 m)... som bygger upp atomkärnor (10 15 m)... som med elektroner bygger upp atomer (10 10 m)... som bygger upp molekyler (10 9 m)... som bygger upp celler (10 5 m)... som bygger upp oss. (1 m) Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

14 Vad är massa? Vad studerar en partikelfysiker? De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner (10 18 m)... som bygger upp atomkärnor (10 15 m)... som med elektroner bygger upp atomer (10 10 m)... som bygger upp molekyler (10 9 m)... som bygger upp celler (10 5 m)... som bygger upp oss. (1 m) Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

15 Vad är massa? Vad studerar en partikelfysiker? De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner (10 18 m)... som bygger upp atomkärnor (10 15 m)... som med elektroner bygger upp atomer (10 10 m)... som bygger upp molekyler (10 9 m)... som bygger upp celler (10 5 m)... som bygger upp oss. (1 m) Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

16 Vad är massa? Vad studerar en partikelfysiker? De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner (10 18 m)... som bygger upp atomkärnor (10 15 m)... som med elektroner bygger upp atomer (10 10 m)... som bygger upp molekyler (10 9 m)... som bygger upp celler (10 5 m)... som bygger upp oss. (1 m) Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

17 Vad är massa? Vad studerar en partikelfysiker? De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner (10 18 m)... som bygger upp atomkärnor (10 15 m)... som med elektroner bygger upp atomer (10 10 m)... som bygger upp molekyler (10 9 m)... som bygger upp celler (10 5 m)... som bygger upp oss. (1 m) Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

18 Vad är massa? Vad studerar en partikelfysiker? De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner (10 18 m)... som bygger upp atomkärnor (10 15 m)... som med elektroner bygger upp atomer (10 10 m)... som bygger upp molekyler (10 9 m)... som bygger upp celler (10 5 m)... som bygger upp oss. (1 m) Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

19 Vad är massa? Vad studerar en partikelfysiker? De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner (10 18 m)... som bygger upp atomkärnor (10 15 m)... som med elektroner bygger upp atomer (10 10 m)... som bygger upp molekyler (10 9 m)... som bygger upp celler (10 5 m)... som bygger upp oss. (1 m) Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

20 Vad är massa? Vad studerar en partikelfysiker? De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner (10 18 m)... som bygger upp atomkärnor (10 15 m)... som med elektroner bygger upp atomer (10 10 m)... som bygger upp molekyler (10 9 m)... som bygger upp celler (10 5 m)... som bygger upp oss. (1 m) Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

21 Vad är massa? Vad studerar en partikelfysiker? De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner (10 18 m)... som bygger upp atomkärnor (10 15 m)... som med elektroner bygger upp atomer (10 10 m)... som bygger upp molekyler (10 9 m)... som bygger upp celler (10 5 m)... som bygger upp oss. (1 m) Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

22 Vad är massa? Mer än 99.9% av all massa finns koncentrerad i atomkärnorna Mer än 99% av kärnans massa finns i protoner och neutroner Bara ett par procent av protonens massa består av kvarkar m p = 1 GeV kg m u 10 MeV 1 ev J Higgs 8 Leif Lönnblad Lund University

23 Vad är massa? Mer än 99.9% av all massa finns koncentrerad i atomkärnorna Mer än 99% av kärnans massa finns i protoner och neutroner Bara ett par procent av protonens massa består av kvarkar m p = 1 GeV kg m u 10 MeV 1 ev J Higgs 8 Leif Lönnblad Lund University

24 Vad är massa? Mer än 99.9% av all massa finns koncentrerad i atomkärnorna Mer än 99% av kärnans massa finns i protoner och neutroner Bara ett par procent av protonens massa består av kvarkar m p = 1 GeV kg m u 10 MeV 1 ev J Higgs 8 Leif Lönnblad Lund University

25 Vad är massa? Mer än 99.9% av all massa finns koncentrerad i atomkärnorna Mer än 99% av kärnans massa finns i protoner och neutroner Bara ett par procent av protonens massa består av kvarkar m p = 1 GeV kg m u 10 MeV 1 ev J Higgs 8 Leif Lönnblad Lund University

26 Gravitationen Vad är massa? Enligt Newton: F F = mg = G mm = ma r 2 Enligt Einstein: G µν + g µν Λ = 8πG c 4 T µν Den Allmänna relativitetsteorin Higgs 9 Leif Lönnblad Lund University

27 Gravitationen Vad är massa? Enligt Newton: F F = mg = G mm = ma r 2 Enligt Einstein: G µν + g µν Λ = 8πG c 4 T µν Den Allmänna relativitetsteorin Higgs 9 Leif Lönnblad Lund University

28 Gravitationen Vad är massa? Enligt Newton: F F = mg = G mm = ma r 2 Enligt Einstein: G µν + g µν Λ = 8πG c 4 T µν Den Allmänna relativitetsteorin Higgs 9 Leif Lönnblad Lund University

29 Elektromagnetism Vad är massa? Elektricitet: F α q 1q 2 r 2 Elektromagnetism enligt Maxwell: Ē = 0, B = 0, Ē = δ B δt B = 1 δē c 2 δt Elektro-svag växelverkan: L EW = 1 4 Wµν a Wµν a 1 4 Bµν B µν + Q i id/ Q i + L i id/ L i Higgs 10 Leif Lönnblad Lund University

30 Elektromagnetism Vad är massa? Elektricitet: F α q 1q 2 r 2 Elektromagnetism enligt Maxwell: Ē = 0, B = 0, Ē = δ B δt B = 1 δē c 2 δt Elektro-svag växelverkan: L EW = 1 4 Wµν a Wµν a 1 4 Bµν B µν + Q i id/ Q i + L i id/ L i Higgs 10 Leif Lönnblad Lund University

31 Elektromagnetism Vad är massa? Elektricitet: F α q 1q 2 r 2 Elektromagnetism enligt Maxwell: Ē = 0, B = 0, Ē = δ B δt B = 1 δē c 2 δt Elektro-svag växelverkan: L EW = 1 4 Wµν a Wµν a 1 4 Bµν B µν + Q i id/ Q i + L i id/ L i Higgs 10 Leif Lönnblad Lund University

32 Vad är massa? Den starka kärnkraften Quantum Chromo-Dynamics: L QCD = Ū(δ µ ig s G a µt a )γ µ U + D(δ µ ig s G a µt a )γ µ D Higgs 11 Leif Lönnblad Lund University

33 ˆ Standardmodellen ˇ CERN Standardmodellen för partikelfysik Kvarkar Leptoner d d u ū e e + ν e ν e s s c c µ µ + ν µ ν µ b b t t τ τ + ν τ ν τ Krafter γ Z 0 W ± g Higgs 12 Leif Lönnblad Lund University

34 ˆ Standardmodellen ˇ CERN Standardmodellen för partikelfysik Kvarkar Leptoner d d u ū e e + ν e ν e s s c c µ µ + ν µ ν µ b b t t τ τ + ν τ ν τ Krafter γ Z 0 W ± g Higgs 12 Leif Lönnblad Lund University

35 ˆ Standardmodellen ˇ CERN Standardmodellen för partikelfysik Kvarkar Leptoner d d u ū e e + ν e ν e s s c c µ µ + ν µ ν µ b b t t τ τ + ν τ ν τ Krafter γ Z 0 W ± g Higgs 12 Leif Lönnblad Lund University

36 ˆ Standardmodellen ˇ CERN Standardmodellen för partikelfysik Kvarkar Leptoner d d u ū e e + ν e ν e s s c c µ µ + ν µ ν µ b b t t τ τ + ν τ ν τ Krafter γ Z 0 W ± g Higgs 12 Leif Lönnblad Lund University

37 ˆ Standardmodellen ˇ CERN Standardmodellen för partikelfysik Kvarkar Leptoner d d u ū e e + ν e ν e s s c c µ µ + ν µ ν µ b b t t τ τ + ν τ ν τ Krafter γ Z 0 W ± g Higgs 12 Leif Lönnblad Lund University

38 Peter Higgs ˆ Standardmodellen ˇ CERN Higgs 13 Leif Lönnblad Lund University

39 Peter Higgs ˆ Standardmodellen ˇ CERN L H = 1 2 [(δ µ iw a µt a ib µ )φ] 2 µ2 2 φ φ λ 4 (φ φ) 2 Higgs 13 Leif Lönnblad Lund University

40 ˆ Standardmodellen ˇ CERN Higgs 14 Leif Lönnblad Lund University

41 ˆ Standardmodellen ˇ CERN Higgs 14 Leif Lönnblad Lund University

42 ˆ Standardmodellen ˇ CERN Higgs 14 Leif Lönnblad Lund University

43 ˆ Standardmodellen ˇ CERN Higgs 14 Leif Lönnblad Lund University

44 ˆ Standardmodellen CERN Bortom Standardmodellen CERN Higgs 15 Leif Lönnblad Lund University

45 ˆ Standardmodellen CERN Bortom Standardmodellen LHC Higgs 16 Leif Lönnblad Lund University

46 ˆ Standardmodellen CERN Bortom Standardmodellen ATLAS Higgs 17 Leif Lönnblad Lund University

47 ˆ Standardmodellen CERN Bortom Standardmodellen Higgs 18 Leif Lönnblad Lund University

48 ˆ Standardmodellen CERN Bortom Standardmodellen Higgs 19 Leif Lönnblad Lund University

49 ˆ Standardmodellen CERN Bortom Standardmodellen Higgs 20 Leif Lönnblad Lund University

50 ˆ Standardmodellen CERN Bortom Standardmodellen Bortom Standardmodellen Varför tre kopior av alla partiklar? Var är alla antipartiklar? Varför olika massor? Varför fyra olika krafter? Higgs 21 Leif Lönnblad Lund University

51 ˆ Standardmodellen CERN Bortom Standardmodellen Higgs 22 Leif Lönnblad Lund University

52 ˆ Standardmodellen CERN Bortom Standardmodellen Higgs 23 Leif Lönnblad Lund University

53 ˆ Standardmodellen CERN Bortom Standardmodellen REA! Nu endast kr! Higgs 23 Leif Lönnblad Lund University