Föreläsning 12 Partikelfysik: Del 1

Relevanta dokument
Higgsbosonens existens

Theory Swedish (Sweden)

Standardmodellen. Figur: HANDS-ON-CERN

Christian Hansen CERN BE-ABP

Parbildning. Om fotonens energi är mer än dubbelt så stor som elektronens vileoenergi (m e. c 2 ):

Acceleratorer och Detektorer Framtiden. Barbro Åsman den

Att utforska mikrokosmos

Föreläsning 2. Att uppbygga en bild av atomen. Rutherfords experiment. Linjespektra och Bohrs modell. Vågpartikel-dualism. Korrespondensprincipen

Relativistisk kinematik Ulf Torkelsson. 1 Relativistisk rörelsemängd, kraft och energi

1.5 Våg partikeldualism

Föreläsning 8 Elementarpartiklar, bara kvarkar och leptoner

Föreläsning 8 Elementarpartiklar, bara kvarkar och leptoner

Föreläsning 09 Kärnfysiken: del 1

Introduktion till partikelfysik. CERN Kerstin Jon-And Stockholms universitet

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK januari 2012

Hur mycket betyder Higgspartikeln? MASSOR!

Partikeläventyret. Bernhard Meirose

Den experimentella partikelfysikens framtid.

LHC Vad händer? Christophe Clément. Elementarpartikelfysik Stockholms universitet. Fysikdagarna i Karlstad,

Föreläsning 8 Elementarpartiklar, bara kvarkar och leptoner

Supersymmetri. en ny värld av partiklar att upptäcka. Johan Rathsman, Lunds Universitet. NMT-dagar, Lund, Symmetrier i fysik

Partikelfysik och Kosmologi

Upp gifter. är elektronbanans omkrets lika med en hel de Broglie-våglängd. a. Beräkna våglängden. b. Vilken energi motsvarar våglängden?

14. Elektriska fält (sähkökenttä)

Christophe Clément (Stockholms Universitet)

VARFÖR MÖRK ENERGI HAR EN ANMÄRKNINGSVÄRT LITET VÄRDE. Ahmad Sudirman

Modernfysik 2. Herman Norrgrann

Rörelsemängd och energi

Föreläsning 4 Acceleration och detektion av partiklar

Föreläsning 6. Amplituder Kvanttillstånd Fermioner och bosoner Mer om spinn Frågor Tentan. Fk3002 Kvantfysikens grunder 1

Higgspartikeln. och materiens minsta beståndsdelar. Johan Rathsman Teoretisk Partikelfysik Lunds Universitet. NMT-dagar i Lund

LHC Vad händer? Christophe Clément. Elementarpartikelfysik Stockholms universitet. Fysikdagarna i Karlstad,

Förslag: En laddad partikel i ett magnetfält påverkas av kraften F = qvb, dvs B = F qv = 0.31 T.

Tentamen: Atom och Kärnfysik (1FY801)

Partikelfysik, astrofysik och kosmologi.

Tentamen i FUF050 Subatomär Fysik, F3

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin Föreläsning 7 Kvantfysik, Atom-, Molekyl- och Fasta Tillståndets Fysik

Supersymmetri. en ny värld av partiklar att upptäcka. Johan Rathsman, Lunds Universitet. NMT-dagar, Lund, Symmetrier i fysik

Partikelfysik och Kosmologi

Tentamen i Modern fysik, TFYA11, TENA

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

Svar och anvisningar

Observera att uppgifterna inte är ordnade efter svårighetsgrad!

Sagan om ringarna. Berättelsen om en liten MAX hur han började gå, växte upp och blev stor.

Upptäckten av Higgspartikeln

Kvantmekanik. Kapitel Natalie Segercrantz

Om Particle Data Group och om Higgs bosonens moder : sigma mesonen

Big bang Ulf Torkelsson. 1 Enkla observationer om universums kosmologiska egenskaper

Lösningar - Rätt val anges med fet stil i förekommande fall (obs att svaren på essäfrågorna inte är uttömmande).

Småsaker ska man inte bry sig om, eller vad tycker du? av: Sofie Nilsson 1

FyU02 Fysik med didaktisk inriktning 2 - kvantfysik

Föreläsning 3 Heisenbergs osäkerhetsprincip

Krävs för att kunna förklara varför W och Z bosoner har massor.

7. Atomfysik väteatomen

Atomkärnans struktur

Föreläsning 4 Acceleration och detektion av partiklar

Innehåll. Fysik Relativitetsteori. fy8_modernfysik.notebook. December 19, Relativitetsteorin Ljusets dualism Materiens struktur Kärnfysik

Utveckling mot vågbeskrivning av elektroner. En orientering

Murray Gell-Mann och

Speciell relativitetsteori

1. Elektromagnetisk strålning

Föreläsningsserien k&p

Allmän rymdfysik. Plasma Magnetosfärer Solen och solväder. Karin Ågren Rymdfysik och rymdteknik

4.10. Termonukleär fusion

Prov (b) Hur stor är kraften som verkar på en elektron mellan plattorna? [1/0/0]

Del A: Seminarium i Hedemora Tord Ekelöf, Uppsala universitet

16. Spridning av elektromagnetisk strålning

Relativistisk energi. Relativistisk energi (forts) Ekin. I bevarad energi ingår summan av kinetisk energi och massenergi. udu.

Övningar. Nanovetenskapliga tankeverktyg.

Vågfysik. Ljus: våg- och partikelbeteende

Preliminärt lösningsförslag till Tentamen i Modern Fysik,

3.7 γ strålning. Absorptionslagen

Innehåll. Fysik Relativitetsteori. fy8_modernfysik.notebook. December 12, Relativitetsteorin Ljusets dualism Materiens struktur Kärnfysik

Partikelfysik och det Tidiga Universum. Jens Fjelstad

1 Hur förklarar du att det blev ett interferensmönster i interferensexperimentet med elektroner?

Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA

Vilken av dessa nivåer i väte har lägst energi?

Upp gifter I=2,3 A. B=37 mt. I=1,9 A B=37 mt. B=14 mt I=4,7 A

Kapitel 27: Magnetfält och magnetiska krafter Beskriva permanentmagneters beteende Samband magnetism-laddning i rörelse Ta fram uttryck för magnetisk

Lösningar till Tentamen i fysik B del 1 vid förutbildningar vid Malmö högskola

Litet quiz om svarta hål och kvantfysik: facit på www2.kau.se/tp/outreach Nedanför quizzet ger jag facit. Men försök själv först!

Experimentell fysik. Janne Wallenius. Reaktorfysik KTH

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Hur kan man finna Higgs boson? Donna Montagna, Kalle Nyman & Peter Henningsson

EXAMENSARBETE C. Kvarkar. - upptackt och aterupptackt

Föreläsning 3. Radioaktivitet, alfa-, beta-, gammasönderfall

1 Den Speciella Relativitetsteorin

Röntgenstrålning och Atomkärnans struktur

Två typer av strålning. Vad är strålning. Två typer av strålning. James Clerk Maxwell. Två typer av vågrörelse

Kärnfysik och radioaktivitet. Kapitel 41-42

En studie av särpartiklar

Leptoner och hadroner: Teori och praktik inom partikelfysiken

Elementarpartikelfysik sammanfattning (baserad på anteckningar av Sten Hellman)

attraktiv repellerande

KEMA00. Magnus Ullner. Föreläsningsanteckningar och säkerhetskompendium kan laddas ner från

CERNs Acceleratorer en kort introduktion

En studie av särpartiklar

Relativitetsteorins grunder, våren 2016 Räkneövning 4 Lösningar

Transkript:

Föreläsning 12 Partikelfysik: Del 1 Vad är de grndläggande delarna av material? Hr växelverkar de med varandra? Partikelkolliderare Kvarkar Gloner

Vi är nästan i sltet av historien Med den här krsen har vi nästan nått gränsen av vår knskap om materials strktr. (Vi tror att) kvarkar är de minsta partiklarna i natren

Hr kan vi pptäcka sbatomiska partiklar? Vi vet att protonen, netronen, elektronen och positronen existerar. Det finns flera partiklar. Hr kan vi pptäcka dem? E = mc 2 Använd. Om vi kolliderar partiklar med tillräckligt hög energi så kan vi konvertera kollisionsenergin till massiva sbatomiska partiklar. Vi använder kolliderande partikelstrålar som accelereras till höga energier.

Partikelaccelerator Synkrotron Accelerera en stråle av partiklar med laddning q i en ring. r F v F = r 2 mv = r mv = q B qvb (12.2) (12.1) Partikelstrålen böjer av på grnd av elektromagneter. I takt med att partiklarnas hastighet ökar ökar magnetfältet för att ppehålla en konstantradie. Hastigheten närmar sig ljsets hastighet.

En synkotron har ett problem! Man kan inte öka partikelns energi kontinerligt eftersom en accelererad laddad partikel tstrålar synkrotronstrålning och förlorar energi. Acceleration = v 2 r Använd en stor radie (ett par km) för att minska energiförlsten genom strålning!

Aktella och framtida acceleratorer PEP-II e+e- 10 GeV c.o.m. www.slac.stanford. ed!" #

Animering av accelerationen och kollisionen av partiklar på LEP http://www.hep.cl.ac.k/masterclass/acc_sim2/simlator.html

Att ndersöka protonen För att ndersöka ett litet föremål använder vi en stråle med korta våglängder. Protonens radie 10-15 m. HERA: Elektroner och protoner kolliderar genom att byta en foton. Fotonen ser inne i protonen för att pptäcka sbstrktrer e e γ 10 18 λ 10 15 γ m p 10 15 m

HERA Protoner med energin 920 GeV kolliderar med elektroner med energin 27.5 GeV. Partiklarna accelereras i en 6.3km nderjordisk ring med periferin 27km nder Hambrg i DESY laboratoriet. 10 13 protoner och elektroner cirklerar varje seknd. H1 P e H1 experiment mäter kollisionen med en sofistikerad detektor.

H1 Detektor En typisk detektor! Det krävs många olika komponenter för att mäta egenskaperna av partiklarna som prodceras i kollisionen.

En ep växelverkan i HERA e e H1 Detector p Object scatteröd ot of the proton. En elektron växelverkar med en proton och rekyler på en stor vinkel! (Nvarande Rtherfordspridning!) Elektronen växelverkar med protonens sbstrktr (kvarkar!)

Nkleons inre strktr En proton och en netron består av mindre sbatomiska partiklar (kvarkar). ppkvark : laddning 2/3 e nerkvark : laddning 1/3 e proton: 2 ppkvarkar + 1 nerkvark netron: 1 ppkvark + 2 nerkvarkar

Den fllständiga kvarkfamiljen! Flavor Massa (GeV/c 2 ) Elektrisk laddning (e) ppkvark 0.004 +2/3 d nerkvark 0.08-1/3 c charmkvark 1.5 +2/3 s särkvark 0.15-1/3 t toppkvark 176 +2/3 b bottenkvark 4.7-1/3 Baryon nmmer 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 Det finns sex kvarkar (+6 antikvarkar med den motsatta laddningen och baryonnmret men med samma massa.) Det synliga materialet (netroner och protoner) består av bara de pp- och ner-kvarkarna.

Fråga Använd massorna av pp- och ner-kvarkarna och beräkna protonens massa Jämför ditt värde med protonens massa som vi mäter. Förklara skillnaden!

Fråga Vilket grndämne har en massa som är närmast toppkvarkans massa?

Gloner Kvarkar binds ihop i protonen genom att byta gloner. d Glon Massa=0 Laddning=0 Heisenberg s osäkerhets princip Et > h tillåter partiklarn a att existera nder en kort tid t. Gloner är ansvariga för den starka kraften.

Hadroner Kvarkar kan befinna sig i kvark-antikvark par (mesoner) eller ett system av 3 kvarkar (baryons). Mesoner och baryoner kallas hadrons och växelverkar via den starka kraften. Meson (t.ex. pionen π) d d π 0 π + π Baryon (t.ex. protonen) d p

Applet som visar den starka kraften. Det är omöjligt att observera en fri kvark!

Färg Den elektromagnetiska kraften äger rm på grnd av partiklarnas elektriska laddningar. Kvarkar bär en laddning som kallas färg. Färgen är ansvarig för den starka kraften. En kvark kan ha ett av 3 olika slags färger: röd blå grön Natren avskyr naken färg. Vi ser bara partiklar som är vita.

En meson består av ett färg-antifärg par=vit röd - anti-röd blå - anti-blå grön - antigrön π 0 π 0 π 0 En baryon är ett system av en röd, blå, och en grön kvark=vit röd Blå d grön p

Glonen bär en färg, antifärg kombination t.ex. röd, antiblå. Ett glontbyte mellan kvarkar orsakar en färgförändring hos kvarkarna. T.ex. röd anti-röd Blå blå röd anti-blå anti-röd anti-blå