Stredn odborn kola ostrovsk ho 1 ko ice
Download
1 / 39

Vypracovala: Mgr. Viera Kováčová - PowerPoint PPT Presentation


  • 144 Views
  • Uploaded on

Čo by som mal vedieť o cerne ?. Stredná odborná škola, Ostrovského 1, Košice. Vypracovala: Mgr. Viera Kováčová. Táto prezentácia vznikla preto, lebo sa chcem podeliť o svoje zážitky z pobytu slovenských a českých učiteľov v CERNe . Pobyt sa konal v dňoch 1.6. 2013 – 9.6. 2013.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Vypracovala: Mgr. Viera Kováčová' - mendel


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
Stredn odborn kola ostrovsk ho 1 ko ice

Čo by som mal vedieť o cerne ?

Stredná odborná škola, Ostrovského 1, Košice

Vypracovala: Mgr. Viera Kováčová


Táto prezentácia vznikla preto, lebo sa chcem podeliť o svoje zážitky z pobytu slovenských a českých učiteľov v CERNe.

Pobyt sa konal v dňoch 1.6. 2013 – 9.6. 2013.

Prezentácia je vytvorená hlavne pre žiakov našej školy, aby pochopili čo je to CERN a prečo je aj pre bežného človeka, nie len pre vedca, či fyzika, dôležitý. Samozrejme budem rada, keď si ju prečítajú aj ostatní.


O je cern

Učiteľ: „Sen každého učiteľa fyziky“ svoje zážitky z pobytu slovenských a českých učiteľov v

Žiak: „ ??? “

Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire

EuropeanOrganizationforNuclearResearch

Európsky ústav časticovej fyziky

Čo je CERN ?


Kde je cern

Vo Švajčiarsku neďaleko Ženevy svoje zážitky z pobytu slovenských a českých učiteľov v

Blízko francúzskej hranice

Kde je cern?


Cern zbl zka
Cern svoje zážitky z pobytu slovenských a českých učiteľov v zblízka


Cern v za iatkoch

2004: svoje zážitky z pobytu slovenských a českých učiteľov v 20 členských štátov

CERN – v začiatkoch

  • Založený v r.1954 – pôvodne 12 krajín

  • Československo od r. 1990

  • Slovensko od r. 1993


Cern dnes
CERN - dnes svoje zážitky z pobytu slovenských a českých učiteľov v

36členských štátov

608 participovaných inštitútov

Viac než 10 000 užívateľov z celého sveta

113 národností 2400 zamestnancov


Ciele cernu

Hľadá odpovede na fundamentálne otázky o vesmíre – ako vznikol a funguje

Výchova a vzdelávanie vedcov

Posúvanie hraníc technológií – vývoj a prenos

Spájanie národov a národností cez vedu

Ciele CERNU


M sa zaoberaj fyzici v cerne
Čím sa zaoberajú fyzici v ako vznikol a funguje cerne?

  • Odkiaľ sa berie hmotnosť častíc, prečo je práve taká, akú ju pozorujeme?

  • Prečo okolo nás prevláda hmota a nie antihmota?

  • Ako vyzerala hmota tesne po Veľkom Tresku?

  • Bude sa vesmír naveky

  • rozpínať alebo sa začne

  • zmršťovať?

  • Má náš priestor viac rozmerov

  • než tri?


Čím sa zaoberajú fyzici v ako vznikol a funguje cerne?

Časticová fyzika skúma hmotu v jej najmenších rozmeroch

ďalekohľady

Teleskopy

Urýchľovače

Mikroskopy


Cesta do mikrosveta

Grécky filozof ako vznikol a funguje Demokritos

460-371 pr.n.l.

zaviedol pojem atóm – najmenšia nedeliteľná častica

ATOMOS = NEDELITEĽNÝ

Cesta do mikrosveta

  • Tento názor prevládal až do konca 19 storočia.

  • Koľko to je rokov?


Cesta do mikrosveta1

ako vznikol a funguje 1895 – W. Röntgen: paprskyX

• 1896 – H. Becquerel: rádioaktivitauránu

• 1897 – J.J. Thomson: elektróny

• 1898 – M.+P. Curieovi: paprsky(rádium)

Cesta do mikrosveta

W. Röntgen

H. Becquerel

J.J. Thomson

Marie a Pierre Curie


Rutherfordov experiment
Rutherfordov ako vznikol a funguje experiment

Rozptýlené α častice

Scintilátor

Odrazená

α častica

Zlatá fólia

Ernest Rutherford

(1871-1937)

Nobelovacenazachémiu 1908

Zdroj α častíc

  • HansGeiger and Ernest Marsden pod vedením E. Rutherforda pozorovali rozptyl α častíc pod veľkým uhlom

  • Rutherfordtento fakt interpretoval tým, že hmotnosť atómu musí byť sústredená v jeho jadre

  • V experimente bol použitý scintilátor, záblesky boli pozorované pod mikroskopom a registrované ručne

Comptonov model jadra

Rutherfordov model jadra


ŠTANDARDNÝ MODEL ako vznikol a funguje

  • Teória, ktorá objasňuje z čoho pozostáva svet a čo ho drží pokope. Je to jednoduchá a obsažná teória, ktorá opisuje stovky častíc a vysvetľuje ich vzájomné spolupôsobenie (interakciu). Potrebuje k tomu len niekoľko elementárnych častíc:

  • 6 kvarkov,

  • 6 leptónov - najznámejší leptón je elektrón,

  • Častice prenášajúce silu – nosiče síl, ako napríklad fotón.

  • Všetky známe materiálne častice sú zložené z kvarkov a leptónov. Vzájomne na seba pôsobia prostredníctvom častíc, ktoré sprostredkúvajú silové pôsobenie.

  • Štandardný model je dobrá teória. Veľký počet experimentov potvrdil predpovede s neuveriteľnou presnosťou a všetky častice, ktoré teóriou boli dodnes predpovedané, boli tiež objavené. A predsa táto teória nedokáže všetko vysvetliť. V štandardnom modeli nie je zahrnutá napríklad gravitácia.


ŠTANDARDNÝ MODEL ako vznikol a funguje

Elektromagnetická, slabá a silná sila sú sprostredkovávané výmenou bozónov a sú generované základnými symetriami, ktoré sú vzťahované k zákonom zachovania. Nekonečný dosah elektromagnetickej sily je sprostredkovaný nehmotným fotónom a elektrický náboj sa zachováva. Silnú interakciu medzi kvarkami, ktorá má krátky dosah sprostredkuje nehmotné bezfarebné gluóny, pričom sa zachováva farebný náboj.

Pri vysokých energiách sú slabá a elektromagnetická interakcia popisované ako jednotná elektroslabá sila. Ťažké W a Z bozóny sú kompatibilné s povahou slabej interakcie, ktorá ma krátky dosah. Slabý náboj, ktorý je pred nami schovaný, na rozdiel od elektrického náboja, sa nezachováva.

Sily sú sprostredkované cez výmenu častíc nazývaných bozóny: fotóny pre elektromagnetickú (EM) silu, W a Z bozóny pre slabú silu a gluóny pre silnú “farebnú” silu.

Keďže hmotnosti častíc sú veľmi malé, gravitačná sila je zanedbateľná v porovnaní s ostatnými troma silami. Leptóny sú voľné častice. Môžu byť buď nabité (e-, μ-, τ-), teda cítia obidve sily, elektromagnetickú aj slabú, alebo neutrálne (neutrína: νe, νμ, ντ), ktoré interagujú len slabo.Kvarky sú častice citlivé na všetky tri interakcie. V prírode neexistujú voľné kvarky: Pozorujeme len zložené stavy kvarkov nazývané hadróny, z ktorých najznámejšie sú protón a neutrón.

Akékoľvek zavedenie hmotnosti častíc by porušilo elektroslabú symetriu a urobilo by teóriu nepredvítateľnou. Aby sa tomu vyhlo, Higgsov mechanizmus spontánne narúša symetriu postulovaním, že vákum je naplnené novým poľom, ktoré prenáša iba slabý náboj. Častice, ktoré prenášajú slabý náboj (W a Z bozón, kvarky, leptóny a Higgsova častica, H je asociované s Higgsovým poľom) sú spomaľované pri interakcii s Higgsovým poľom a získavajú hmotnosť. Hmotnosť Higgsovhobozónu, mH, nie je predpovedaná Higgsovým mechanizmom, ale desaťročiami precíznych meraní, ktoré obmedzili mH na približne stonásobok hmotnosti protónu.

Experimenty ATLAS CMS na urýchľovači LHC pozorovali novú časticu, ktorá je kompatibilná s Higgsovýmbozónom.


ŠTANDARDNÝ MODEL ako vznikol a funguje


HIGGSOV BOZÓN ako vznikol a funguje

Ženeva, 8. október 2013

CERN blahoželá Petrovi Higgsovi a FrancoisoviEnglertovik udeleniu Nobelovej ceny za fyziku “za teoretický objav mechanizmu, ktorý prispieva k nášmu porozumeniu pôvodu hmotnosti elementárnych častíc”, a ktorý bol nedávno potvrdený objavom predpovedanej fundamentálnej častice experimentami ATLAS a CMS2 na Veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC) v CERNe. ATLAS a CMS oznámili objav 4. 7. 2012. 


Ako prebieha detekcia objavovanie ast c

  • Pri vyšetrovaní nehody často nemáme očitých svedkov, napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo

  • Na pomoc si berieme stopy, ktoré vznikli pri nehode:

    • Brzdné stopy na ceste

    • Poškodené kríky

    • Vyvrátené kandelábre

    • Otery farieb, úlomky skla...

  • Podobné techniky sa používajú pri detekcii častíc, všímame si stopy, ktoré zanechali v prostredí po svojom prechode

Ako prebieha detEKCIA (OBJAVOVANIE) čASTíC?


Pri vyšetrovaní nehody často vidíme len jej dôsledok napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo

Detekcia častíc vychádza z podobných myšlienok

Po zhodnotení stôp ...

... a aplikácii fyzikálnych zákonov, poznatkov o stave a vybavení vozidla, stave vozovky...

... dokážeme zistiť príčinu


LHC napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo

A Large Ion Collider Experiment


Z kladn daje o lhc

  • Obvod: 26 659 m napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo

  • Počet magnetov: 9593 / 1232 Dipólov / 392 quadrupólov

  • Magnetické pole: 8T

  • Pracovná teplota magnetov: 1,9K (-271,3C)

  • Energia urýchlených častíc:

    • 7TeV pre protóny,

    • 1150TeV jadrá olova (2,7 6TeV/u)

  • Počet zväzkov: 2

Základné údaje o LHC

1 TeVekvivalentenergieletiacehokomára

~

~

~

~

Energia každého zväzku ekvivalent energie 400 t vlaku idúceho rýchlosťou 150 km/h

1,9K

2,7K

10-14 atm

10-12 atm


Z kladn daje o lhc1

  • Počet zhlukov vo zväzku: 2808 napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo

  • Priemer zhluku: 16um

  • Vzdialenosť medzi 2 zhlukmi: 25ns, 7m

  • Počet protónov v zhluku: 1,1x1011

  • Luminozita: 1034 cm-2s-1

  • Počet zrážok za sekundu: 600 miliónov

  • Tlak v trubiciach: 10-14 atm

  • Životnosť zväzku: 10 hodín, teoreticky až 100 hodín

    • 10 milárd kilometrov

  • Počet obehov za sekundu: 11245

  • Hmotnosť: 37600 ton

  • Ročná spotreba prúdu: asi 700GWh

Základné údaje o LHC

1 TeVekvivalentenergieletiacehokomára

~

~

~

~

Energia každého zväzku ekvivalent energie 400 t vlaku idúceho rýchlosťou 150 km/h

1,9K

2,7K

10-14 atm

10-12 atm


Supravodiv magnety lhc

  • Pole v dipóloch 8,3T napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo

  • Prúd v dipóloch 11 700 A

  • Dĺžka 16m

  • Hmotnosť 36 ton

  • Vinutie vytvárané Nb Ti vláknami

  • Úhrnne 270 000 km prameňov tvorených vláknami s priemerom 7 mikrometrov

  • Chladiaci systém LHC obsahuje 10 000 ton kvapalného dusíka a 120 ton tekutého héliA

Supravodivé magnety LHC

LHC kvadrupól

LHC dipól


Lhc ur ch ovanie prot nov

Zdrojom protónov je fľaša vodíka. napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo

Atómy vodíka z vodíkovej fľaše – žlté častice

Protóny – vznikli odstránením elektrónov z atómov vodíka – fialové častice

LHC – urýchľovanie protónov

2

1

3


Lhc ur ch ovanie prot nov1
LHC – urýchľovanie protónov napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo

  • Protóny lineárne urýchľované - Linac 1

  • PS Booster

5


Lhc ur ch ovanie prot nov2
LHC – urýchľovanie protónov napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo

6

7

  • Stupne urýchľovačov

  • PS

  • SPS

  • LHC

8


lhc napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo


OBJAVY V CERNE napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo

1. World Wide Web

Bol založený v CERNe aby pomohol časticovým fyzikom z celého sveta navzájom komunikovať

Vr. 1989

Tim Berners-Lee navrhol informačný systém pre CERN


O je to web

Internet + Hypertext napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo

Hypertext - text zobrazovaný

na počítači alebo inom elektronickom zariadení.

Čo je to Web ?

1991: Prvé www v Cerne pre potreby výskumu

1993: Prvý prehliadač v Cerne - 500 serverov


PREČO BOL WEB VYTVORENÝ V CERNE napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo?

  • Vedci sú závislí od voľného prístupu k informáciám a vymieňajú si nápady .CERN je spoločenstvo celosvetovej komunity pozostávajúcej z 6500 vedcov v80 krajinách.

  • CERN má dlhú existenciu a prvenstvo vo vedeckých výpočtoch a sieťach

  • Počasprípravy projektu LEP potrebovali zdieľať dokumenty v globálnom rozmere

The LHC Computing Grid – Marian Babik (orig. by Rafal Otto, GridCafe), CERN


OBJAVY V CERNE napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo

2. CERN a výpočtová technika – projekt GRID

Experimenty LHC produkujú enormné množstvo dát a ich spracovanie vyžiada ohromnú výpočtovú techniku.

Každý z experimentov generuje 1miliarduudalostíza sekundu, čo predstavuje prílev dát ekvivalentný 20 simultánnym telefónnym hovorom realizovaným každým človekom tejto planéty

Počítačové centrum každý deň pracuje s 1 PB dát – čo je ekvivalent 210000 DVD - ečiek. Centrum obsahuje 10000 serverovs.Každú sekundu tam prichádza 6000 informácií.


Projekt GRID napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo

GRID

-projekt EÚ

Cieľom projektu GRID je počítačová infraštruktúra, ktorá je schopná poskytnúť intenzívne výpočty a analýzy


OBJAVY V CERNE napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo

3.Positron-Emission Tomography

–Pozitrónová Emisná Tomografia

  • Detekuje anomálne zmeny v tkanivách a orgánoch ešte dávno pred objavením serióznych symptómov ochorenia

  • Rádiofarmaká emitujúce pozitróny sa umiestnia do tela pacienta. Keď dôjde k emisii pozitrónov, rýchlo anihilujús elektrónmi v pacientovom tele za súčasnej produkcie dvoch fotónov žiarenia, ktoré sú zachytené v detektoroch, čím sa dá určiť, kde k anihiláciidošlo.

  • Na základe obrazu, vytvoreného počítačom, lekár vie, aký orgán je v zobrazovanom mieste v tele pacienta a ako momentálne pracuje.


P napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa staloositron-Emission Tomography


OBJAVY V CERNE napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo

4. EXPERIMENT CLOUD

Experiment CLOUD v CERNe vrhá nové svetlo na klimatické zmeny

Ženeva, 6 október 2013.

V článku publikovanom dnes v časopise Nature (http://dx.doi.org/, DOI number 10.1038/nature12663), CLOUD experiment v CERNe oznamuje veľký krok k vyriešeniu dlhotrvajúceho problému v klimatológii: ako sa formujú aerosoly(maličké pevné alebo tekuté častice vznášajúce sa vo vzduchu) v atmosfére, a ktoré plyny sú za to zodpovedné. Toto je kľúčová otázka pre pochopenie podnebia, pretože aerosoly spôsobujú ochladzovanie tým, že odrážajú slnečné svetlo, a že sa na nich formujú oblačné kvapky.

“Vďaka skúsenostiam CERNu s materiálmi, plynovými systémami a ultra-vákuovými systémami,” povedal hovorca CLOUD experimentu JasperKirkby, “sme dokázali postaviť detektor s unikátnou čistotou, čo nám umožnilo simulovať atmosféru a zaviesť drobné množstvá rôznych atmosferických pár v starostlivo kontrolovaných podmienkach – v tomto prípade amínov a kyseliny sírovej.”

Výsledok CLOUD experimentu je dôležitý pre pochopenie klímy. Nevylučuje však úlohu kozmického žiarenia, ani neponúka rýchle riešenie globálneho otepľovania.


OBJAVY V CERNE napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo

  • Rozvoj takých technológií ako supravodivosť, kryotechnika, vakuová technika,...

  • Meracia technika, colnice a iné...

  • Antihmota

  • Zubné röntgeny

  • Očné nádory


Cern vzdel vanie a populariz cia
CERN ,vzdelávanie a popularizácia napriek tomu dokážeme s veľkou dôveryhodnosťou zrekonštruovať čo sa stalo

  • Vzdelávanie študentov – letné školy vysokoškolákov

  • Vzdelávanie učiteľov

    • HighSchoolTeachersprogramme: 3 týždňový letný intenzívny program pre učiteľov fyziky

    • NationalProgrammesforTeachers – národný program pre učiteľov fyziky

    • Trojdňová konferencia pre učiteľov fyziky

  • Ďalšie informácie: www.cern.ch


Po akovanie

Chcem poďakovať prírodovedeckej fakulte UPJŠ – oddeleniu didaktiky fyziky, ktoré v spolupráci so sponzormi zorganizovalo prvý Československý pobyt učiteľov v CERNE v dňoch 1.6. -9.6.2013

Osobitná vďaka patrí Doc. RNDr. Zuzane Ješkovej, PhD – hlavnej organizátorke pobytu.

Taktiež ďakujem: Karolovi Šafaříkovi, MickoviStorrovi, Petrovi Chohulovi, Borisovi Tomášikovi, JiřímuGrigárovi a ostatným, ktorí sa nám počas pobytu trpezlivo venovali.

POĎAKOVANIE


Akujem za pozornos
Ďakujem za pozornosť oddeleniu didaktiky fyziky, ktoré v spolupráci so sponzormi zorganizovalo prvý Československý pobyt učiteľov v CERNE v dňoch 1.6. -9.6.2013


ad