V let do femtosveta alebo z oho sa sklad hmota
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 29

V ýlet do femtosveta alebo Z čoho sa skladá hmota? PowerPoint PPT Presentation


  • 51 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

V ýlet do femtosveta alebo Z čoho sa skladá hmota?. Štefan Olejník Fyzikálny ústav SAV Bratislava. Odveká túžba po poznaní: Empedokles (5. stor. p.n.l.): zem, vzduch, oheň, voda, Leukippos, Demokritos (5.–4. stor. p.n.l.): hypotéza o atómoch. Súčasť ľudskej kultúry.

Download Presentation

V ýlet do femtosveta alebo Z čoho sa skladá hmota?

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


V let do femtosveta alebo z oho sa sklad hmota

Výlet do femtosvetaaleboZ čoho sa skladá hmota?

Štefan Olejník

Fyzikálny ústav SAV

Bratislava

Turnaj mladých fyzikov


Pre o sa sna me spozna z oho sa sklad hmota

Odveká túžba po poznaní:

Empedokles (5. stor. p.n.l.): zem, vzduch, oheň, voda,

Leukippos, Demokritos (5.–4. stor. p.n.l.): hypotéza o atómoch.

Súčasť ľudskej kultúry.

Dozvedáme sa o raných štádiách vesmíru.

Prirodzená zvedavosť.

Poznanie vlastností hmoty nám umožňuje ich využívať: pre dobré i zlé ciele.

Objavy mimoriadneho ekonomic-kého a praktického významu.

Technický pokrok a stimulácia priemyselného rozvoja: experi-menty si vyžadujú špičkové technológie, prístroje, počítače.

Nečakané produkty: WWW.

Prečo sa snažíme spoznať, z čoho sa skladá hmota?

Turnaj mladých fyzikov


V let do femtosveta alebo z oho sa sklad hmota

Turnaj mladých fyzikov


V let do femtosveta alebo z oho sa sklad hmota

Grécki atomisti: predstava

o atómoch ako nedeliteľných

stavebných kameňoch hmoty.

Objav jadra Ernestom

Rutherfordom v roku 1911

Objav protónu

(E. Rutherford, 1919)

a neutrónu

(J. Chadwick, 1932)

Objav elektrónu

(Thomson,1897)

Predstava o kvarkoch

(Gell-Mann, Zweig, 1964)

a jej exp. potvrdenie

(SLAC, 1969)

Turnaj mladých fyzikov


D kov k ly at mov jadrov a subjadrov

Dĺžkové škály atómové, jadrové a subjadrové

Turnaj mladých fyzikov


Svet okolo n s v s femtosvet

Svet našej každodennej skúsenosti:

sa riadi zákonmi klasickej fyziky – Newtonovými zákonmi a Maxwellovou teóriu elektro-magnetizmu,

je nerelativistický – rýchlosti telies sú zanedbateľné voči rýchlosti svetla,

jednotky v sústave SI majú prirodzenú veľkosť.

Femtosvet:

je kvantový, riadi sa zákonmi kvantovej mechaniky, viaceré veličiny sú kvantované,

jerelativistický, urýchlené elementárne častice sa pohybujú rýchlosťami blízkymi k rýchlosti svetla,

jednotky v sústave SI súpreň nevhodné / nepraktické.

Svet okolo nás vs. femtosvet

Turnaj mladých fyzikov


Jednotky

Jednotky

Turnaj mladých fyzikov


V let do femtosveta alebo z oho sa sklad hmota

Moment hybnosti:

Jednotkou momentu hybnosti je J.s.

Spin je vnútorný moment hyb-nosti častíc. Nemá klasické vysvetlenie!

Vhodnou jednotkou je

~ =1.055 £ 10-34 J.s .

Spin je kvantovaný a môže sa rovnať iba celo- (0, 1, 2, ...) a poločíselným (1/2, 3/2, 5/2, ...) násobkom ~.

Celočíselný spin majú bozóny.

Poločíselný spin majú fermióny.

Spin

Turnaj mladých fyzikov


Ktor minca je a ia

Ktorá minca je ťažšia?

B

C

A

Turnaj mladých fyzikov


Experimenty vo fyzike ast c rozptyl

Experimenty vo fyzike častíc: Rozptyl

Turnaj mladých fyzikov


Experimenty vo fyzike ast c nepru n zr ky a anihil cia

Experimenty vo fyzike častíc: Nepružné zrážky a anihilácia

Turnaj mladých fyzikov


O potrebujeme na sk manie vlastnost ast c

Čo potrebujeme na skúmanie vlastností častíc?

  • urýchľovač,

  • terčík,

  • detektory,

  • teória (predstava, s ktorou porovnávame výsledok experimentu).

Turnaj mladých fyzikov


Trocha hist rie

Do 60. rokov 20. storočia: „fundamentálne“ častice utešene pribúdajú...

Od 60. rokov 20. storočia: poriadok víťazí nad chaosom.

Trocha histórie

Turnaj mladých fyzikov


Mendelejevova tabu ka element rnych ast c

„Mendelejevova“ tabuľka elementárnych častíc

Turnaj mladých fyzikov


Z kladn sily interakcie medzi asticami

Základné sily (interakcie) medzi časticami

  • Gravitačná interakcia: Pôsobí na všetky hmotné telesá, vo svete elementárnych častíc pri súčasných energiách nehrá dôležitú úlohu.

  • Elektromagnetická interakcia: V atómovej fyzike určuje vlastnosti elektrónového obalu atómov, viaže atómy do molekúl, závisia od nej vlastnosti tuhých látok, kvapalín a plynov.

  • Silná interakcia: Viaže k sebe neutróny a protóny v jadre, prekonáva elektromagnetické odpudzovanie medzi protónmi. Jadrová silná interakcia je dôsledkom interakcií medzi kvarkami.

  • Slabá interakcia: Zodpovedá za rádioaktívne tzv. -rozpady jadier, zapríčiňuje rozpad neutrónu, ako aj niektorých ťažkých kvarkov. Zohráva dôležitú úlohu aj v jadrových reakciách vo vnútri hviezd (napr. aj Slnka).

Turnaj mladých fyzikov


Nesta ia n m tri astice

Nestačia nám tri častice?

?

e

p

n

p

e

Turnaj mladých fyzikov


Dne n zoznam stavebn ch blokov hmoty

Dnešný zoznam stavebných blokov hmoty

Turnaj mladých fyzikov


V let do femtosveta alebo z oho sa sklad hmota

Turnaj mladých fyzikov


A o ich interakcie

A čo ich interakcie?

Turnaj mladých fyzikov


Pren a e interakci

Prenášače interakcií

Turnaj mladých fyzikov


Ve k nezodpovedan z hady fyziky ast c

Veľké nezodpovedané záhady fyziky častíc

  • Kde je Higgsov bozón? (Higgsov bozón, novinármi ospevovaná „božská častica“, je posledným chýbajúcim článkom dnešnej teórie; má mať spin 0 a je zdrojom hmotností fundamentálnych častíc.)

  • Prečo existujú práve tri generácie leptónov a kvarkov?

  • Odkiaľ sa berú také rôzne hmotnosti častíc?

  • Sú všetky interakcie prejavom tej istej sily, je možné vymyslieť jednotnú „teóriu všetkého“?

  • Existuje v prírode supersymetria (ktorá každému fermiónu priraďuje bozón s podobnými vlastnosťami a naopak)?

  • Sú všetky častice iba excitácie superstrún?

  • Prečo sa náš vesmír skladá prevažne z hmoty, kam sa podela antihmota?

  • Aká bola úloha neutrín vo vývoji vesmíru?

  • Je náš časopriestor naozaj štvorrozmerný alebo existujú „skryté“ dimenzie?

  • Čo je tmavá hmota vo vesmíre a odkiaľ sa berie tmavá energia?

Turnaj mladých fyzikov


Lhc najv experiment lny komplex na svete

LHC – najväčší experimentálny komplex na svete

Turnaj mladých fyzikov


Lhc najv experiment lny komplex na svete1

LHC – najväčší experimentálny komplex na svete

Turnaj mladých fyzikov


Lhc najv experiment lny komplex na svete2

LHC – najväčší experimentálny komplex na svete

Turnaj mladých fyzikov


Lhc najv experiment lny komplex na svete3

LHC – najväčší experimentálny komplex na svete

Turnaj mladých fyzikov


O by ste si mohli sk si zapam ta

Čo by ste si mohli skúsiť zapamätať?

  • Svet elementárnych častíc (femtosvet) je kvantový a relativistický.

  • Ak nechceme písať veľa núl, musíme si zvyknúť na iné jednotky.

  • V experimentoch sa častice prevažne zrážajú a pritom vznikajú nové; energia sa premieňa na hmotu a naopak.

  • V prírode existujú štyri základné sily.

  • Základné stavebné častice hmoty sú fermióny a existujú 3 ich generácie; každá generácia obsahuje po 2 leptóny a 2 kvarky.

  • Interakcie medzi časticami sprostredkujú bozóny.

  • Aj keď javom vo fyzike elementárnych častíc pomerne dobre rozumieme, ostáva veľa nezodpovedaných fundamentálnych otázok.

  • Časticová fyzika sa uvedením LHC do prevádzky dostáva na prah fascinujúceho nového obdobia – nové objavy sú za dverami!

  • Pre niekoho z vás je možno rezervované miesto na tabuli slávy.

Turnaj mladých fyzikov


Tabu a sl vy nobelove ceny s visiace s asticami

20?? - ???

2008 - Yoichiro Nambu, Makoto Kobayashi, Toshihide Maskawa

2004 - David J. Gross, H. David Politzer, Frank Wilczek

1999 - Gerardus 't Hooft, Martinus J.G. Veltman

1995 - Martin L. Perl, Frederick Reines

1992 - Georges Charpak

1988 - Leon M. Lederman, Melvin Schwartz, Jack Steinberger

1984 - Carlo Rubbia, Simon van der Meer

1982 - Kenneth G. Wilson

1980 - James Cronin, Val Fitch

1979 - Sheldon Glashow, Abdus Salam, Steven Weinberg

1976 - Burton Richter, Samuel C.C. Ting

1969 - Murray Gell-Mann

1968 - Luis Alvarez

1965 - Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger, Richard P. Feynman

1963 - Eugene Wigner

1961 - Robert Hofstadter

1960 - Donald A. Glaser

1959 - Emilio Segrè, Owen Chamberlain

1957 - Chen Ning Yang, Tsung-Dao Lee

1955 - Willis E. Lamb, Polykarp Kusch

1951 - John Cockcroft, Ernest T.S. Walton

1950 - Cecil Powell

1949 - Hideki Yukawa

1948 - Patrick M.S. Blackett

1945 - Wolfgang Pauli

1943 - Otto Stern

1939 - Ernest Lawrence

1936 - Victor F. Hess, Carl D. Anderson

1935 - James Chadwick

1933 - Erwin Schrödinger, Paul A.M. Dirac

1932 - Werner Heisenberg

1929 - Louis de Broglie

1927 - Arthur H. Compton, C.T.R. Wilson

1923 - Robert A. Millikan

1922 - Niels Bohr

1921 - Albert Einstein

1918 - Max Planck

Tabuľa slávy – Nobelove ceny súvisiace s časticami

Turnaj mladých fyzikov


Akujem za pozornos a trpezlivos

Ďakujem za pozornosť a trpezlivosť!

V prednáške boli použité obrázky z webovských stránok niektorých laboratórií (CERN, DESY, atď.) a z popularizačných vystúpení viacerých autorov o fyzike elementárnych častíc (napr. dr. J. Dolejšího z MFF UK a dr. J. Rameša z FzÚ AV ČR v Prahe). Všetkým – i anonymným – autorom patrí moja vďaka.

Text prednášky je možné nájsť na webe: http://dcps.sav.sk/olejnik/seminars/s271010.ppsx.

Turnaj mladých fyzikov


V let do femtosveta alebo z oho sa sklad hmota

Za podporu vďačím Vedeckej grantovej agentúre MŠ SR a SAV (projekt VEGA č. 2/0070/09), Európskemu fondu regionálneho rozvojav rámci Operačného programu Veda a výskum (projekt CE QUTE ITMS č. 26240120009) a v rámci Centra excelentnosti SAV QUTE.

Turnajmladýchfyzikov


  • Login