Masseproblemer? Are Raklev Neste: Historisk om massebegrepet.

Presentasjon om: "Masseproblemer? Are Raklev Neste: Historisk om massebegrepet."— Utskrift av presentasjonen:

1 Masseproblemer? Are Raklev Neste: Historisk om massebegrepet.

2 Massebegrepet Isaac Newton: F = m a (vekt er gravitasjon x masse)
Albert Einstein: E = m c2 (energi og masse er ekvivalente) LHC: kollisjonsenergi skaper partikler, energi -> masse. Partikler og antipartikler annihilerer til fotoner, masse -> energi. Neste: En presisjon. Hvorfor har materie masse? Hvor kommer denne massen fra? / Are Raklev / Masseproblemer? Fagdag LHC-fysikk

3 Vi er ikke problemet! Kvarkene utgjør ~1% av protonets masse.
Right Honourable and Most Reverend Dr Rowan Douglas Williams, the 104th Lord Archbishop of Canterbury and Primate of All England Kvarkene utgjør ~1% av protonets masse. Protonets og nøytronets masse er bindingsenergi. Det vi ikke vet er hvor massen til elementærpartiklene, kvarkene og elektronene, i atomet kommer fra. Disse utgjør bare en liten brøkdel av atomets masse. Neste: Hvorfor er det da så viktig å forstå hvor massen til elementærpartiklene kommer fra? / Are Raklev / Masseproblemer? Fagdag LHC-fysikk

4 Liten tue, stort lass ~1‰ høyere masse Nøytron Proton Proton Nøytron
Right Honourable and Most Reverend Dr Rowan Douglas Williams, the 104th Lord Archbishop of Canterbury and Primate of All England ~1‰ høyere masse Nøytron Proton Proton Nøytron Denne lille masseforskjellen er (i alle fall delvis) forårsaket av forskjellen mellom kvark-massene). Om protonet hadde vært mere massivt enn nøytronet ville det henfallt til nøytronet. Atomerkjerner, om de hadde kunnet eksistere slik vi kjenner de, ville hatt andre egenskaper og verden ville sett meget annerledes ut. Så, det å forstå massen til elementærpartiklene, slik som kvarkene, er å forstå hvorfor vi er her i dag. Neste: Vi har en modell... / Are Raklev / Masseproblemer? Fagdag LHC-fysikk

5 På leting etter Higgs ved LHC
Favoritteorien: Standardmodellen med Higgsmekanismen. ATLAS og CMS konstruert for å garantere oppdagelse. En nål i tusen høystakker: 1 i kollisjoner produserer en Higgspartikkel. Higgsgarantien hviler på det at nøyaktige målinger av elementærpartikkelmassene og andre partikkelegenskaper, forutsier et bestemt område for Higgs massen som er innen rekkevidde ved LHC. Og nåla ser ut som høy: 𝐻→𝑏 𝑏 ˉ / Are Raklev / Masseproblemer? Fagdag LHC-fysikk

6 Galaksehopen Koma. Neste: De siste årene har bevisene for mørk materie hopet seg opp. / Are Raklev / Masseproblemer? Fagdag LHC-fysikk

7 Mørk materie En rekke observasjoner innen astrofysikk underbygger eksistensen av mørk materie. Mye mørk materie! (x5) Hva vet vi om mørk materie? Finnes ikke i Standardmodellen. Svakt vekselvirkende – “usynlige”. Massive partikler. Svakt vekselvirkende har den konsekvensen at partiklene er usynlige i LHC-detektorene. Neste: Hvordan kan vi da “se” mørk materie ved LHC? / Are Raklev / Masseproblemer? Fagdag LHC-fysikk

8 Hvordan se det usynlige
Gjennomsnittlig retning for usynlige greier (energiubalanse). LHC e+ Denne energiubalansen kan si oss noe om egenskapene til mørk materie. hadronskur γ Mye teoretisk arbeide gjort i Norge på hvordan vi best kan utnytte denne informasjonen til å si noe om egenskapene til mørk materie. Neste: En masse andre ting til slutt. / Are Raklev / Masseproblemer? Fagdag LHC-fysikk

9 Pluss en masse andre problemer...
Hvorfor finnes det (mye) mere materie enn antimaterie i Universet? Er elektromagnetismen, den sterke og den svake kjernekraften, alle aspekter av en forent kraft ved svært høye energier? Finnes det flere romlige dimensjoner enn vi kan se? Finnes supersymmetriske partikler? / Are Raklev / Masseproblemer? Fagdag LHC-fysikk

10 Hva kan vi lære fra LHC? Finne Higgs og kontrollere om egenskapene er konsistente med Standardmodellen. Eller, vise at Standardmodellen er feil, samt si noe om egenskapene til teorien som må erstatte den. Finne en partikkel som er en kandidat til mørk materie, og måle dens masse. Vi har en fantastisk mulighet til å oppdage helt ny fysikk som supersymmetri, ekstra dimensjoner, fjerdegenerasjons kvarker, etc. / Are Raklev / Masseproblemer? Fagdag LHC-fysikk