Bevezet a Bevezets a rszecskefizikba eladshoz

Bevezet aBevezets a rszecskefizikbaeladsokhozAvagy, hogyan ptsnk atomfizikt?Olh va MriaMechatronikai Szakkzpiskola, BudapestELTE, Fizikatanri Doktori Iskola, Fizika Tantsa Programolaheva@hotmail.com

Olh va MriaMechatronikai Szakkzpiskola, BudapestELTE, Fizikatanri Doktori Iskola, Fizika Tantsa Programolaheva@hotmail.com1PROTONNEUTRONMEZONBARIONBOZONHADRONLEPTONPOZITRONANTINEUTRINONEUTRINOELEKTRON

Ismeretlen ismersk?ParticleZooParticleZoo2Tudunk jtszani ezzel a krtyajtkkal?

Dr. Csrg TamsDr. Csrg Tams3Na, de kezdjk az elejrl

Mit tanultunk a kmia rkon?De csak a nukleonok szintjig!Minket ez rdekel!Minket ez rdekel!4s radsul mg sznesek is!

Mi is az az elektron?leginkbb nmagra hasonlt(Hlium)(Hlium)5Prbljuk meg jtszva!+=NUKLEONOKRendben, ezt eddig is tudtuk

OK, ezt eddig is tudtuk6Mi van a mack hasban?

s mg sok-sok gluon

s rengeteg gluon7De nzzk meg milyen kvarkok alkotjk a protont?

Nzzk csak meg kzelebbrl!

rvnyesl a tlts megmarads trvnye: (+2/3)+(+2/3)+(-1/3)=+1rvnyesl a tlts megmarads trvnye9s mi a helyzet a neutronnal?

A neutront alkot kvarkok:

Szmoljunk itt is:(+2/3)+(-1/3)+(-1/3)=0Szmoljunk itt is:(+2/3)+(-1/3)+(-1/3)=011Vannak antirszecskk is!

magyarnvangol nvjellsnyugalmi tmeg(GeV/c)elektromos tlts(e)FelUpu0,0015-0,0052/3LeDownd0,017-0,025-1/3BjosCharmc 1,1-1,42/3RitkaStranges0,06-0,17-1/3FelsTop t165-1802/3Als Bottom b4,1-4,4-1/3Kvarkokbl sszesen 6-fle vanMg szerencse, mert gym=E/c (eV?)m=E/c13pont rfr egy kocka 6 oldalra

Ksztsnk 3 kvark s 3 antikvark kockt!Ugyanis mg a szntltskre is figyelnnk kell!

A szntlts, egy j kvantumszm(csak az ers klcsnhatsban rsztvevknl)A termszetben csak fehr szn ltezik, 3 sznt (RGB=red,green,blue) azonosan tartalmaz, vagy 2 kvark esetn egy sznt s egy antiszntEzt kvantum szndinamiknak ,QCD nevezikSznAntiszn

Antiszn15Sznek s antisznek

Eddig teht sz volt a kvarkokrl s a kztk lv gluonokrlKlcsnhatskzvettnyugalmi tmegetltsMire hat?hattvolsg (m)ersgluonok (8-fle)0szntltshadronokra1015elektromgnesesfoton0elektromos tltselektromosan tlttt rszecskrevgtelengyengeZ0 W+ s W-91, 80 GeV/cgyenge tltsminden 1/2 spin rszecskre1018gravitcisgraviton*0tmegmindenrevgtelenA gluonokrl

k is fehrek, vagyis szn-antisznt hordoznak8 klnbz fajtja van8 klnbz fajtja van18

A kvarkokbl ll rszecskket hadronoknak nevezzk, s kt nagy csoportra oszthatjuk ket.BarionokMezonok(3 kvarkbl llnak)(1 kvarkbl s 1 antikvarkbl llnak)HADRONOKHADRONOK19Prbljunk meg elszr barionokat kirakni a kockinkbl!

A protont most mr gy is nevezhetjk, hogy (3 kvarkos) barionA proton, mint 3 kvarkos barion21

A neutron szintn 3 kvarkbl ll barionA neutron szintn 3 kvarkbl ll barion22

De lehet akr ms rszecskket is hasonlan sszelltani. Pl.: -rszecskt (tltse= 0)-rszecske23A hadronok msik csoportja: a mezonok,amik egy kvarkbl s egy antikvarkbl llnak(s ne feledjk: szn s antisznbl)

24

Kaon: (tlts:-1)MEZONOKRho: (tlts:+1)J/(tlts:0)J/(tlts:0)

(tlts:+1)25Vajon mirt nevezik az LHC-t, Nagy Hadron tkztetnek?

STANDARD MODELL LLATKERTJEKvarkok, leptonok s a klcsnhatsokat kzvett bozonok alkotjk a krlttnk lv vilgot. Kvarkok, leptonok s a klcsnhatsokat kzvett bozonok alkotjk a krlttnk lv vilgot. 27Klcsnhatskzvettnyugalmi tmegetltsMire hat?hattvolsg (m)ersgluonok (8-fle)0szntltshadronokra1015elektromgnesesfoton0elektromos tltselektromosan tlttt rszecskrevgtelengyengeZ0 W+ s W-91, 80 GeV/cgyenge tltsminden 1/2 spin rszecskre1018gravitcisgraviton*0tmegmindenrevgtelen A kzvett rszecskket hvjuk Bozonoknaks hogy mg bonyolultabb legyen az letnk: Spin szerint:

feles spin = fermion, egsz spin = bozon

Klcsnhatsban val rszvtelk alapjn:

- ers: hadronok (fermionok = barionok, bozonok = mezonok) - leptonok, amik nem vesznek rszt az ers kh-ban

- ( a gyenge klcsnhats minden rszecskre hat)

Lehet mskppen is osztlyozni a rszecskket!Lehet mskppen is osztlyozni a rszecskket!29De ne is menjnk bele, Psztor Gabi majd elmagyarzza

A leptonokat felsorolom, mert nmelyikkre ksbb szksgnk lesz

Ismers s ismeretlen megmaradsi trvnyekCh (charge): elektromos tlts Sp: spin (impulzus momentum)B: barionszmL: leptonszmE: energia/tmegS: strange (ritkasg- vagy hiperontlts)Mirt pont ezek?Mert hat oldala van a kocknak , s ezek rvnyeslnek a rszecskefizikai folyamatokbanKsztsnk jabb kockkat, amelyeknek az oldalain a megmarad mennyisgek szerepelnek!

---33NvTltsBarionszmLeptonszmTmegSpinRitkasgProton1100,943 GeV20Neutron0100,946 GeV20Elektron-1010,5 MeV20Pozitron10-10.5 MeV20Neutrino00110?20Antineutrino00-110?20Egy kis segtsgSSZEFOGLAL TBLZAT34s egy tlet, hogyan tudjuk mindezt a kzpszint tananyagban hasznostani:

s egy tlet, hogyan tudjuk mindezt a kzpszint tananyagban hasznostani:353 fajtja ltezik:-Negatv -bomls: itt a mag egyik neutronja a gyenge klcsnhats rvn (a W-bozon kzvettsvel) protonn alakul. np+e+

-Pozitv -bomls: egy proton bomlsakor egy pozitron is kisugrzdik. pn+e+

-Elektronbefogs: amely sorn csak egy monoenergetikus elektronneutrino tvozik a magbl, mikzben az befogta az atom egyik hjelektronjt. p+en+A radioaktv bomlsok egyik fajtja a -bomlsTbbnyire tudjk hasznlni a reakciegyenleteket a fggvnytblzat segtsgvel a dikok, de a mlyebb fizikai tartalmval nincsenek tisztban.

Pldul:

(Neutron bomls)(Neutron bomlsa)37Ezt is prbljuk meg a kockk segtsgvel megrtetni!Szerencsre legyrtottuk mr hozz az egyes rszecskket

Kezdjk a neutron -bomlsval

39Ellenrizznk pr megmaradsi trvnyt!Elektromos tlts: 0(+1)+(-1)+0Barionszm: (+1)(+1)+0+0Leptonszm: 00-(+1)+(-1)np+e+A neutron -bomlsaA neutron -bomlsa40Vegyk elszr a barionszm megmaradst!Ehhez forgassunk egyet a kockinkon!

Majd a leptonszm megmaradst is!Mg egyet forgatnunk kell a kockkon

-----42

Minden egyes forgatssal ms s msmennyisg jelenik meg az oldalakonS a TRKK! Forgassunk egyet a kockkon!43Ugyangy nzzk meg a proton -bomlst is!

Forgassuk ismt minden kockt ugyanabba az irnyba!

s most gyorsan Kicsit gyorsabban 46A harmadik fajtjt, az elektronbefogst mindenkinek Hzi Feladatnak adom fel!Ehhez persze elszr sajt kockkat kell kszteni 47Ksznm a figyelmet!s j kockzst kvnok!s j szrakozst kvnok!48