Úvod do experimentální fyziky vysokých energií

Podobné dokumenty
Úvod do experimentální fyziky vysokých energií

Speciální teorie relativity

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Standardní model částic a jejich interakcí

Aspect/Tense Past Present Future Simple V2nd He swam. will + V1st He will swim. I swim. Continuous to be2nd + Ving He was swimming. V1st He swims.

ATOMOVÉ JÁDRO A JEHO STRUKTURA. Aleš Lacina Přírodovědecká fakulta MU, Brno

MODELOVÁNÍ A SIMULACE (analogové počítače) pro obor Aplikovaná fyzika

Studijní předmět: Základy teorie pravděpodobnosti a matematická statistika Ročník:

Základní škola Valašské Meziříčí, Vyhlídka 380, okres Vsetín, příspěvková organizace

Alexander Kupčo. kupco/qcd/ telefon:

Politologie. Stát a národ. Stát: Národ: Národnostní složení státu: Teorie vzniku státu: Novodobé tvoření státu: = věda o politice

Laboratorní práce č. 4: Zobrazování spojkou

OPTOELEKTRONIKA A INTEGROVANÁ OPTIKA, FSI-TOI-A

Teplota a její měření

MIKROSKOPIE A SPEKTROSKOPIE, FSI-TMK

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Jana Nováková Proč jet do CERNu? MFF UK

ZÁKLADNÍ INFORMACE O SPOLEČNÉ ČÁSTI MATURITNÍ ZKOUŠKY

15. Pasteurovy pipety

v mechanice Využití mikrofonu k

Optika. o Izotropní světlo se šíří všemi směry stejně rychle o Anizotropní světlo se šíří různými směry různě Zdroj. o o

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

[AVG-WEB] Zpř í stupně ní kořpořá tní ho wěbu Semestrální práce z předmětu A4M39NUR

Za hranice současné fyziky

1 SPECIÁLNÍ TEORIE RELATIVITY 1.1 PRINCIPY SPECIÁLNÍ TEORIE RELATIVITY, RELATIVNOST

Co popisují Maxwellovy rovnice?

Rekuperace rodinného domu v Přestavlkách

Kinematika hmotného bodu I.

Maintenance. Tomáš Krátký. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Elektronické digitální váhy. Obj. č. A Obj. č. A Návod k použití

Portál veřejné správy

VÝVOJ A HISTORIE CHEMIE

Úvod do moderní fyziky. lekce 7 vznik a vývoj vesmíru

Zpráva z testování 7.ročníků ZŠ v rámci projektu Rozvoj a podpora kvality ve vzdělávání

Základní principy a metody fotometrie

Slovní úlohy vedoucí na lineární rovnice II

9. Membránové procesy

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

DeepBurner Free 1.9. Testování uživatelského rozhraní s uživateli Deliverable B1 TUR Testování uživatelských rozhraní 2011 ČVUT FEL

nejnižší mezi hodinou nejvyšší mezi hodinou kolísání je považováno za fyziologické, pohybuje-li se mezi 36-36,9 C Záznam teploty

Přednášky Teorie řízení Tereza Sieberová, 2015 LS 2014/2015

Zabezpečovací technika v kontextu koncepce rozvoje železniční infrastruktury

Pokroky matematiky, fyziky a astronomie

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Metoda klíčových ukazatelů pro činnosti zahrnující zvedání, držení, nošení

Maturitní prací student osvědčuje svou schopnost samostatně pracovat na projektech a aktivně využívat nabyté zkušenosti

Optika úvod: světlo a jeho vlastnosti

CZ. Regulační ventily G41...aG

1 SKLO Z POŽÁRNÍHO HLEDISKA - TEPELNÉ VLASTNOSTI SKLA

GLOBÁLNÍ ARCHITEKTURA ROB

Pokroky matematiky, fyziky a astronomie

Prvek, nuklid, izotop, izobar

16. Kategorizace SW chyb, kritéria korektnosti a použitelnosti, spolehlivost SW

postaven náš svět CERN

STŘEDOČESKÝ KRAJ ANTIHMOTA

Bohužel nejste jediní. Jak se v této džungli orientovat a jaké jsou možnosti při prodeji nemovitosti se dozvíte na následujících stránkách.

Pokroky matematiky, fyziky a astronomie

9 METODICKÉ POKYNY AD HOC MODUL 2011: Zaměstnávání zdravotně postižených osob

Charakteristika vyučovacího předmětu RUSKÝ JAZYK

PEXESO UŽIVATELSKÝ MANUÁL

VIS ČAK - Uživatelský manuál - OnLine semináře

Metodická pomůcka. Využívání záruk ČMZRB k zajišťování bankovních úvěrů

Provozní řád upravuje pravidla pro využívání informačních technologií Sdružení Tišnet členem.

APLIKOVANÉ NANOTECHNOLOGIE

Úvod do experimentální fyziky vysokých energií

SOUVISLOST MEZI DEMOGRAFICKÝMI ZMĚNAMI A EKONOMICKÝM RŮSTEM

Dotazník pro neziskové organizace

Databáze 2011/2012 SQL SELECT II. RNDr.David Hoksza, Ph.D.

C V I Č E N Í 3 1. Představení firmy Glaverbel Czech a.s. Teplice a. Vyráběný sortiment

TURBIDIMETRY ŘADY TU5. Nový standard ve vývoji měření turbidity

Výsledky sledování indikátoru ECI/TIMUR A.3: Mobilita a místní přeprava cestujících V Praze - Libuši

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

V jádru krásná koupelna Stavební veletrh BVV Brno PAVILON D, stánek č. 41 A

Experiment ATLAS. Shluky protiběžných částic se srážejí každých 25 ns. tj. s frekvencí. Počet kanálů detektoru je 150 mil.

Helios Orange Plugin Zadávání vlastností

CZ. Regulační ventily Regulační ventily s omezovačem průtoku BEE line -1-

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

VÍŘIVÁ VÝUSŤ EMCO TYPU DAL 358

VŠB TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA. Hornicko-geologická fakulta 17. listopadu 15, Ostrava-Poruba. Projekt VaV ČBÚ č.57-07

Vkládání dat do databázové aplikace

Sledování provedených změn v programu SAS

5. Glob{lní navigační satelitní systémy (GNSS), jejich popis, princip, využití v geodézii.

Jak zavést systém managementu kvality

Postup práce a) Připravte si 50 ml roztoku NaOH o koncentraci 1 mol.dm-3 a) Určení měrné a molární otáčivosti sacharózy ve vodném roztoku

Použití : Tvoří součást pohybového ústrojí strojů a zařízení nebo mechanických převodů.

Prováděcí předpisy pro soutěžní lezení pro rok 2014

VŠB Technická univerzita, Fakulta ekonomická. Katedra regionální a environmentální ekonomiky REGIONÁLNÍ ANALÝZA A PROGRAMOVÁNÍ.

Návod k vyplňování formulářů - vyúčtování

Témata v MarushkaDesignu

Elementární částice. 1. Leptony 2. Baryony 3. Bosony. 4. Kvarkový model 5. Slabé interakce 6. Partonový model

Kritéria přijímacího řízení pro školní rok 2017/2018 čtyřleté studium - obor K/41 Gymnázium

Portál veřejné správy

MILEVSKO SEVERNÍ BRÁNA JIŽNÍCH ČECH. KONCEPCE ROZVOJE CESTOVNÍHO RUCHU REGIONU MILEVSKO verze

ZADÁVACÍ DOKUMENTACE

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Provozní řád služby zálohování CIT

Kurz DVPP. Žádost o akreditaci DVPP Vzdělávací program,,jak se měří svět na ZŠ

KLÍČ K MODULU 3. ELEKTROMAGNETICKÉ POLE

Transkript:

Úvd d experimentální fyziky vyských energií aneb z čeh se skládá hmta, jaké síly ji vládají a jak prbíhá experimentální výzkum J. Řídký, P. Trávníček, FZÚ AV ČR kurz na PŘF UP Olmuc Mderní technlgie ve studiu aplikvané fyziky reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/07.0018.

Něc ke čtení J. Hřejší, Histrie standardníh mdelu mikrsvěta http://www-hep.fzu.cz/castice/smdel.pdf D. H. Perkins, Intrductin t particle physics. T.R.N. Cahn, G. Gldhaber, The Experimental Fundatins Of Particle Physics. W. R. Le, Techniques fr Nuclear and Particle Physics Expeiments. J. Chýla, Quarks, Partns and Quantum Chrmdynamics http://www-hep2.fzu.cz/~chyla/lectures/text.pdf 2

Prgram 1. "Cihly a malta, ze kterých je slžen náš svět" ( CERN) základní bjevy systematika částic sučasný stav našich znalstí základní kameny hmty a jejich interakce dsud nezdpvězené tázky 2. Interakce částic s prstředím průchd nabitých částic prstředím v závislsti na energii elektrmagnetické a hadrnvé spršky 3. Detektry metdy detekce částic, vybrané typy detektrů 4. Urychlvače částic principy urychlvání, pužívaná zařízení 5. Velké sučasné a buducí experimenty na urychlvačích experimenty na urychlvačích LEP a Tevatrn, nejdůležitější výsledky Atlas@LHC 3

Téma 1 Cihly a malta, ze kterých je slžen náš svět Není nic než atmy a prstr, všechn statní jsu jen dmněnky" - Demkrits z Abdery 4

Trcha histrie (1) Některé důležité bjevy: (http://library.thinkquest.rg/19662/high/eng/index.html) elektrn (J.J.Thmsn, 1894): studium vlastnstí katdvéh záření atmvé jádr (E. Rutherfrd, 1912): rzptyl alfa-částic na tenké flii zlata planetární mdel atmu neutrn (J. Chadwick, 1932): bjeven v reakci: α + 9 Be 12 C + n neutrální částice se stejnu/velmi blízku hmtnstí jak prtn vysvětlení slžení atmvéh jádra prblémy s beta-rzpadem, pstulván neutrin (W. Pauli, 1931). Nejjedndušší beta-rzpad: n p + e + ν e existence neutrina ptvrzena experimentálně až v rce 1956 5

Trcha histrie: bjev elektrnu (1.2) Výbje ve zředěném vzduchu byly pzrvány a ppsány již v rce 1705!!! Crmwell Fleetwd Varley (1828-1883) dspěl v rce 1871 k závěru, že katdvé paprsky by mhly být tvřeny záprně nabitými částicemi. Ty by se ttiž uhýbaly v magnetickém pli stejným směrem jak t pzrval u katdvých paprsků.. supeření pkusů vysvětlit katdvé paprsky jak vlny (Gldstein, Hertz) neb jak tk částic (Varley, Crks) (animace) 6

Trcha histrie: bjev elektrnu (1.2) J. J. Thmsn se začal studvat katdvé paprsky v rce 1894, když byl zjištěn, že se vychylují účinkem magnetickéh ple. Pkusil se změřit jejich rychlst a dspěl k hdntě 2 10 5 m/s. V rce 1895 Jean Perrin zjistil, že katdvé paprsky nesu záprný nábj. Z dletu ve vzduchu Thmsn usudil, že mlekuly jsu mnhem menší než jsu mlekuly plynu. Při pzdějších pkusech Thmsn naměřil rychlst katdvých paprsků 2 10 7 m/s! J. J. Thmsn (1856 1940) Změřil také pměr q/m a t jak pr katdvé paprsky, tak pr vdík. I když neznal hdnty q a m, a mhl se dmnívat, že nábj elektrnu je jiný než nábj vdíku, ale z rzdílu veliksti mlekul usudil, že elektrn je mnhem lehčí než vdík. Studium katdvých paprsků pkrčil, když Geissler v rce 1855 vynalezl nvý typ vývěvy, ve které rtuťvý slupec nahradil píst. 7

Trcha histrie: bjev elektrnu (1.2) 8

Trcha histrie: Rutherfrdův pkus (1.2) Ernest Rutherfrd získal v rce 1908 Nbelvu cenu za chemii - bjevil transmutaci thria na radn a změřil plčas rzpadu radnu. V rce 1906 zjistil, že α částice jsu vlastně jádra helia. Ve vakuvé nádbě s α zářičem se p čase dala spektrskpicky dkázat přítmnst helia. V rce 1909 uskutečnili Rutherfrd, Geiger a Marsden pkus s rzptylem α částic na flii zlata. Měření prváděli pčítáním zásahů na ZnS stínítku, kde dražená α částice vyvlala kratičký záblesk. Pzrvatel musel půl hdiny adaptvat zrak v temné kmře a nebyl schpen pčítat více jak 90 událstí za minutu. P minutě pčítání si musel dpčinut. Rutherfrd a jeh klegvé napčítali při svých pkusech statisíce záblesků. Ernest Rutherfrd (1871 1937) Hans Geiger získal velmi silnu mtivaci vyvíjet lepší detektry! 9

Trcha histrie: Rutherfrdův pkus (1.2) V dbě pkusu převládal mdel švestkvéh pudingu, který předpkládal, že elektrny a prtny jsu rvnměrně rzmístěné v celém bjemu neutrálníh atmu. P něklika dnech měření Geiger prhlásil: Byla t ta nejneuvěřitelnější věc která se mi kdy stala. Byl t skr tak neuvěřitelné, jak když vypálíte 15ti palcvý granát na list papíru a n se drazí a trefí vás. Tent vzrec platí v kvantvé fyzice i v klasické mechanice (animace). 10

Ruthefrdův experiment (1.3) Odhad veliksti atmvéh jádra: m=6.7 10-27 kg, q1=2e, q2=79e, v =2 10 7 m s -1 a0 = 2.7 10-14 m ( < 7.3 10 15 m) Vztah pr účinný průřez Klasické dvzení: na základě záknů zachvání energie a mmentu hybnsti lze dvdit přesný vztah pr účinný průřez QM dvzení: kvadrát amplitudy rzptylu dσ/dω = f(ϑ) 2 Brnva aprximace: f(ϑ) exp(iqr) V(r) dr, V(r) 2αm/r, f(ϑ) 2αm/q 2 dσ/dω α 2 m 2 /4p 4 sin 4 (ϑ/2) 11

Slžený bjekt, bjevvání struktury ( ) Malé předané hybnsti: rzptyl na bdvém nábji Σα i Prnikáme d struktury hmty!!! Velké předané hybnsti: Inkherentní suma přen N nábjů, Tj. rzptyl na N bdvých nábjích α i 12

Trcha histrie: bjev neutrnu (1.2) James Chadwick (1891 1974) James Chadwick získal v rce 1935 Nbelvu cenu za bjev neutrnu. T tevřel cestu k dalším mžnstem štěpení jader nebť na neutrální neutrny nepůsbí dpudivé elektrické síly jak na α částice, pužívané d té dby. Již v rce 1930 Walter Bthe a H. Becker bmbardvali berylium 9 4 Be α částicemi a pzrvali emisi energetickéh záření, které se nezahýbal v magnetickém pli. Zprvu se dmnívali, že se jedná γ záření. Pzději manželé Curievi zjistili, že tt záření vyráží prtny z parafínu. Chadwick pchpil, že prbíhají reakce: 4 9 12 1 4 9 14 1 He + Be C + n He + B N + n 2 4 6 0 2 4 7 0 a ze znalsti hmt 11 5 B a 14 7N určil hmtu neutrnu. Hmty iztpů znal díky měřením Williama Astna, vynálezce hmtvéh spektrskpu (Nbelva cena v rce 1921). Objevil 213 z 276 přírdních iztpů zákn celých čísel atmvých hmt. (animace) 13

Trcha histrie: bjev neutrnu (1.3) Objev neutrnu pmhl vysvětlit prblém spinu N 14 Ferminny = plčíselný spin, Bsny = celčíselný V QM je každá vlnvá fce (anti)symetrická vůči záměně dvu (ferminů)bsnů. Před Chadwickem byla představa, že v jádru např. N 14 je 14 prtnů (kvůli hmtě atmu) a 7 elektrnů (k vykmpenzvání nábje) Slžením 21 ferminů ale nutně vznikne fermin Ovšem např. ze spektrskpických pzrvání dusíkvé mlekuly zřejmé, že její vlnvá fce je symetrická vůči výměně dvu jader tj. musí být N 14 bsn Objev neutrnu prblém vyřešil, jádr má 7 neutrnů a 7 prtnů, ty již na celčíselný spin slžíme 14

Neutrn a/neb neutrin V beta rzpadech chyběla energie a hybnst Zachvávají se vůbec v mikrsvětě? (Heisenberg, Bhr ) Pauli: t c nevidíme neznámá neutrální částice neutrn. Dear Radiactive Ladies and Gentlemen, December 4, 1930 As the bearer f these lines, t whm I graciusly ask yu t listen, will explain t yu in mre detail, hw because f the wrng statistics f the Nitrgen and Lithium 6 nuclei and the cntinuus beta spectrum, I have hit upn a desperate remedy t save the exchange therem f statistics and the law f cnservatin f energy. Namely, the pssibility that there culd exist in the nuclei electrically neutral particles, that I wish t call neutrns, which have spin 1/2 and bey the exclusin principle and which further differ frm light quanta in that they d nt travel with the velcity f light. The mass f the neutrns shuld be f the same rder f magnitude as the electrn mass and in any event nt larger than 0.01 prtn masses. The cntinuus beta spectrum wuld then becme understandable by the assumptin that in beta decay a neutrn is emitted in additin t the electrn such that the sum f the energies f the neutrn and the electrn is cnstant... Yur humble servant, W. Pauli 15

Trcha histrie (2) Lákavá představa z těcht částic by šel pskládat svět klem nás: hmta se skládá z atmů atm se skládá z jádra (prtny, neutrny) a elektrnvéh balu Je t ale všechn? 16

Trcha histrie (3) Základní síly: silná: drží phrmadě prtny a neutrny v atmvém jádře, překnává elektrstatické dpuzvání kladně nabitých prtnů elektrmagnetická: půsbí mezi nabitými částicemi, zdpvědná mj. za chemické vlastnsti prvků (knfigurace elektrnvéh balu atmu) slabá: zdpvědná za radiaktivní beta-rzpady jader, také za rzpad vlnéh neutrnu gravitační: půsbí mezi všemi hmtnými tělesy, na úrvni částic jsu její prjevy zanedbatelné 17

Objevy v ksmickém záření (1) V ksmickém záření byly pstupně bjeveny další částice: pzitrn (Andersn, 1930).... první bjevená antičástice!!! bjev kladně nabité, velmi lehké částice p = 63 MeV 6 mm p = 23 MeV 18

Objevy v ksmickém záření (2) částice μ (1936), pzději se ukázal, že jde "těžký elektrn" mezny π, ve 3 nábjvých variantách (Yukawvy částice π +, π, π 0 ) pdivné částice: prdukují se v párech např. π + p Λ 0 + K 0 rzpadají se pmalu (slabá interakce), ačkli mají velku hmtnst mnh rzpadvých mdů a další částice byly bjeveny na urychlvačích Najednu máme mnh částic s různými vlastnstmi: hmtnst, elektrický nábj, střední dba živta spin (vnitřní mment hybnsti), magnetický mment parita Chtěl by t zavést nějaký řád 19

Systematika částic (1) Snaha uspřádání částic pdle jejich vlastnstí: hadrny (interagují silně, např. p,n,π) leptny (slabě, případně elmg, např. e,μ) mezny baryny bsny (celčíselný spin) ferminy (plčíselný spin) Na základě pzrvání pstulvány další zákny zachvání: barynvé a leptnvé čísl pdivnst (další kvantvé čísl, zachvává se puze v silných interakcích) parita (multiplikativní kvantvé čísl, zachvává se v silných a elmg. interakcích) T je sice hezké, ale přád máme těch elementárních částic nějak pdezřele mc 20

Systematika částic (2) Základní vlastnsti hadrnů známých v šedesátých letech 20.stletí lze vysvětlit pmcí tzv. knstituentních kvarků Kvarkvý mdel (Zweig, Gell-Mann): základní knstituenty hadrnů jsu kvarky u,d,s slžení částic: baryny se skládají vždy ze 3 kvarků: p = (uud), n = (udd), Λ 0 = (uds) mezny jsu slženy z páru kvark-antikvark: π + = (ud), K = (su) jaké jsu tedy vlastnsti kvarků? ferminy se spinem ½ zlmkvý elektrický nábj Q(u) = ⅔, Q(d,s) = ⅓ zlmkvé barynvé čísl B = ⅓ mají další vnitřní stupeň vlnsti zvaný barva (existují 3 barevné stavy) Zprvu šl jen matematický mdel, ale... existence částice Ω = (sss) by jinak byla v rzpru s Paulih vylučvacím principem 21

Jak vznikl slv kvark FINNEGANS WAKE James Jyce, Bk II chapter 4: Three quarks fr Muster Mark! Sure he hasn't gt much f a bark And sure any he has it's all beside the mark....'i emplyed the sund ''qurk'' fr several weeks in 1963 befre nticing ''quark'' in ''Finnegans Wake'', which I had perused frm time t time since it appeared in 1939. The allusin t three quarks seemed perfect. I needed an excuse fr retaining the prnunciatin qurk despite the ccurrence f ''Mark'', ''bark'', ''mark'', and s frth in Finnegans Wake. I fund that excuse by suppsing that ne ingredient f the line ''Three quarks fr Muster Mark'' was a cry f ''Three quarts fr Mister...'' heard in H. C. Earwicker's pub.'---m. Gell-Mann, private let. t Ed., 27 June 1978. 22

Jak vznikl slv kvark Neb Gell-Mann uměl německy Quark, der - tvarh - maličkst - hlupst - nesmysl - nictnst da liegt der Quark - t tu máme!; tu t vězí 23

Systematika částic: sminásbná cesta (2.1) _ Grupa SU(3) => 3x3x3 = 8+8+10+1, 3x3=8+1 T3 24

Systematika částic: kam s půvabem? Grupa SU(4) Uspřádání meznů se spinem 0 a se spinem 1. C Y T3 25

Systematika částic: kam s půvabem? Uspřádání barynů se spinem 1/2 a se spinem 3/2. C Y T3 26

Systematika částic (3) ve srážkvých experimentech se ukázal, že kvarky skutečně existují vnitřní struktura prtnu pzrvána v nepružných srážkách e+p při vyských energiích prblémy kvarkvéh mdelu: vlné kvarky nebyly pzrvány prkázání existence barvy? zlmkvý elektrický nábj? 27

Ppis interakcí částic (1) Ve světě částic se síly ppisují jak vzájemné půsbení částic hmty s jinými částicemi tzv. nsiteli interakce: Příklad: interakce elektrnu s elektrnem, vyměňují si ftn: Feynmanův diagram 28

Ppis interakcí částic (2) Ve světě částic každá reálná částice s sebu nese blak virtuálních částic, pdbně si lze představit i vakuum T umžňují Heisenbergvy relace neurčitsti 29

Systematika částic: struktura prtnu (3.1) hlubký nepružný rzptyl e+p je jakási bdba Rutherfrdva pkusu.. Kinematika Elastický rzptyl, bdvý prtn Inelastický rzptyl 30

Systematika částic: struktura prtnu (3.2) Partnvý mdel (Bjrken Feynman): prtn se skládá z partnů (kvarků), na kterých se dehrává elastický rzptyl STRUKTURNÍ FUNKCE Partn nese hybnst xp Inelastický účinný průřez je tak inkherentním sučtem individuálních účinných průřezů na partnech x Σ i e i d i (x) [(1-y) + 1/2y 2 - (M/x) 2 (xy/s)] 31

Systematika částic: struktura prtnu (3.2) F 2 nezávisí na předané hybnsti Q 2 tzv. škálvání T byl veliké experimentální překvapení A úspěch partnvéh mdelu spčívá v tm, že t dkáže vysvětlit 32

Ppis interakcí částic (2) Interakce se pak ppisuje v rámci kvantvé terie ple, např. interakční langrangián kvantvé elektrdynamiky (částice elektrn, pzitrn, ftn) vypadá: L = ¼F μν F μν + ieψ γ μ ψa μ mψψ kde: ψ je spinr elektrnu, m představuje hmtu elektrnu F μν = μ A ν ν A μ je tenzr energie elektrmagnetickéh ple A μ je čtyř-ptenciál elektrmagnetickéh ple A μ = (φ, A) Lrentzva kalibrační pdmínka: μ A μ = φ/(c 2 t) + A = 0 Maxwellvy rvnice pr vlné elmg. ple ve vakuu: μ μ A ν = 0 Ppsat sílu v mikrsvětě částic znamená ppsat interakci částic hmty s nsiteli interakce 33

Sučasný stav našich znalstí (1) Základní "cihly" hmty jsu kvarky a leptny existují 3 rdiny/generace fundamentálních částic, všechny jsu ferminy se spinem ½ každu rdinu tvří 2 kvarky a 2 leptny, celkvý elektrický nábj ΣQ = 0 v každé rdině ke každé částici existuje antičástice (stejná hmtnst, střední dba živta a spin, pačný elektrický nábj) stabilní hmta ve vesmíru je slžená z částic 1.rdiny + γ, Z 0, W +, W -. g a H 0 34

Sučasný stav našich znalstí: kvarky (1.1) 35

Sučasný stav našich znalstí (2) Fundamentální interakce ("malta") ve světě elementárních částic: silná: půsbí mezi kvarky, nsitelem interakce jsu gluny (je jich 8) nábj: barva ppsána pmcí kvantvé chrmdynamiky silné jaderné síly mezi prtnem a neutrnem v jádře jsu vlastně zbytkvým prjevem silné interakce na úrvni kvarků elektrmagnetická: půsbí mezi nabitými částicemi nábj: elektrmagnetický ppsána pmcí kvantvé elektrdynamiky, pzději pmcí sjedncené terie elektrslabých interakcí slabá: půsbí mezi kvarky i leptny, nsitelem jsu intermediální bsny W ±, Z 0 nábj: slabý ppsána pmcí sjedncené terie elektrmagnetických a slabých interakcí Nsitelé všech 3 interakcí jsu bsny se spinem 1 36

Sučasný stav našich znalstí (3) Teretický rámec bsahující kvarky a leptny (ferminy se spinem ½) jak základní částice hmty interakce zprstředkvané bsny se spinem 1 (gluny, ftn, intermediální bsny W,Z) dstal jmén STANDARDNÍ MODEL 37

Standardní mdel (1) Pmcí maléh pčtu základních principů, stavebních kamenů a základních parametrů ppisuje svět nejmenších částic Přes 30 let dlává stále tvrdším prvěrkám v experimentech Nalézá uplatnění i ve fyzice na největších vzdálenstech (astrfyzika, vývj vesmíru v raném stadiu) "Odrazvý můstek" pr nvu fyziku 38

Standardní mdel (2) SM ppisuje silné interakce mezi kvarky, v experimentu ale pzrujeme puze hadrny. Prč? Kvarky nemhu existvat jak samstatné částice. Vlastnsti kvantvé chrmdynamiky jsu takvé, že kvarky tvří puze barevně neutrální ( bílé ) kmbinace - cž jsu běžné hadrny. vyřešení uvěznění kvarků 39

Příklady interakcí v SM (1) Rzpady částic: 40

Příklady interakcí v SM (2) Anihilace: 41

Příklady interakcí v SM (3) Vytváření nvých částic při srážkách e + e 42

Příklady interakcí v SM (4) Standarní mdel ppisuje jen interakci mezi fundamentálními částicemi, nikli už hadrnizaci Hadrnizace (důsledek uvěznění kvarků) je ppsána různými mdely hadrnizace hadrny 43

A přece vidíme kvarky Hadrnvé jety 44

Otevřené prblémy (1) Je Standarní mdel knečnu terií? Těžk, prtže: příliš mnh základních parametrů (např. vazbvé knstanty, hmty částic,...) dkud se beru hmty částic? Standardní mdel vysvětluje hmty částic jak důsledek interakce s tzv. Higgsvým plem. Nicméně, Higgsův bsn dsud nebyl experimentálně prkázán (jediná dsud nebjevená částice z SM) SM nebsahuje gravitaci 45

Otevřené prblémy (2) Další dsud nezdpvězené tázky: prč právě 3 rdiny částic? existují další částice? hmtnsti neutrin? prč není ve vesmíru stejně hmty jak antihmty? temná hmta a energie? Ukazuje se ttiž, že puze 5% hustty hmty ve vesmíru umíme pzrvat Na některé tázky by měly dát dpvěď experimenty na urychlvači LHC Mžné teretické scénáře: SUSY, SUGRA,... Každé ržšíření musí dát Standardní mdel v limitě "nižších energií" 46

Nadpis snímku Text snímku.