Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

Maiken Pedersen 15 mars 2013.  Om partikkelfysikk, hvordan vi kan forstå universet basert på helt fundamentale byggestener  Med denne nye kunnskapen.

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "Maiken Pedersen 15 mars 2013.  Om partikkelfysikk, hvordan vi kan forstå universet basert på helt fundamentale byggestener  Med denne nye kunnskapen."— Utskrift av presentasjonen:

1 Maiken Pedersen 15 mars 2013

2  Om partikkelfysikk, hvordan vi kan forstå universet basert på helt fundamentale byggestener  Med denne nye kunnskapen skal dere gjøre det vi gjør  Analysere data fra LHC kollisjonene og måle en grunnleggende egenskap blant annet ved en partikkel vi kaller Z bosonet

3 Elementærpartikler  Elementærpartikler er  det enkleste av det enkle  kan ikke deles opp i mindre indre deler  Hvorfor forske på elementærpartikler?  Vil forstå universte ”fra innside ut”. Partikkelfysikk er nøkkelen til å forstå ... hva universet består av ... hvordan alt startet ... hvordan at vil utvikle seg 3

4 Det er kvantefysikken beskriver denne mikroverdenen  Ble først kjent på begynnelsen av 1900-tallet  Revolusjonerende teori – mikroverdenen var ikke som vår vanlige makroverden  Partiklene fulgte statistiske lover, hvor utfallet i en eller annen gitt prosess ikke kunne forutsies eksakt, men kun gjennom sannsynligheter! Ut ifra universets byggestener prøver vi å forstå hvordan alt henger sammen – vi må blande universets ingredienser til akkurat den riktige ”virkelighetsstuingen”  Det vi har til rådighet er materie  Leptoner, kvarker  Krefter  Elektromagnetisme, svake og sterke kjernekrefter  Gravitasjon 4

5  På 1970-tallet begynner en modell å ta form  Standardmodellen for partikkelfysikk  Man kunne matematisk beskrive de forskjellige elementærpartiklene og kreftene som virker mellom dem Leptoner Kvarker Materiepartikler Kraftformidlende partikler

6  På 1970-tallet begynner en modell å ta form  Standardmodellen for partikkelfysikk  Man kunne matematisk beskrive de forskjellige elementærpartiklene og kreftene som virker mellom dem Leptoner Kvarker Materiepartikler Kraftformidlende partikler  Materiepartikler  Leptoner – kan kjenne elektromagnetiske og/eller svake kjernekrefter`(lepto gresk for tynn,liten)  Kvarker – kjenner elektromagnetiske, svake og sterke kjernekrefter

7  På 1970-tallet begynner en modell å ta form  Standardmodellen for partikkelfysikk  Man kunne matematisk beskrive de forskjellige elementærpartiklene og kreftene som virker mellom dem Leptoner Kvarker Materiepartikler Kraftformidlende partikler  Materiepartikler  Leptoner – kan kjenne elektromagnetiske og/eller svake kjernekrefter`(lepto gresk for tynn,liten)  Kvarker – kjenner elektromagnetiske, svake og sterke kjernekrefter  Krefter og kraftpartikler  Elektromagnetiske: Fotonet  Svake kjernekrefter: Z og W  Sterke Kjernekrefter: gluonet

8  På 1970-tallet begynner en modell å ta form  Standardmodellen for partikkelfysikk  Man kunne matematisk beskrive de forskjellige elementærpartiklene og kreftene som virker mellom dem Leptoner Kvarker Materiepartikler Kraftformidlende partikler  Materiepartikler  Leptoner – kan kjenne elektromagnetiske og/eller svake kjernekrefter`(lepto gresk for tynn,liten)  Kvarker – kjenner elektromagnetiske, svake og sterke kjernekrefter  Krefter og kraftpartikler  Elektromagnetiske: Fotonet  Svake kjernekrefter: Z og W  Sterke Kjernekrefter: gluonet I tillegg har hver partikkel et speilbilde – en antipartikkel

9  All vanlig materie består av  Opp (up) og ned (down) kvarker i tillegg til elektroner  Atomer – og dermed dere! er bygget opp av nettopp dette  Nøytrinoet sørger for at en type materie kan forvandles til en annen

10  All vanlig materie består av  Opp (up) og ned (down) kvarker i tillegg til elektroner  Atomer – og dermed dere! er bygget opp av nettopp dette  Nøytrinoet spiller inn når en type materie forvandles til en annen – som ved fusjon i sola  I tillegg eksisterer tyngre varianter av kvarkene og leptonene

11  All vanlig materie består av  Opp (up) og ned (down) kvarker i tillegg til elektroner  Atomer – og dermed dere! er bygget opp av nettopp dette  Nøytrinoet spiller inn når en type materie forvandles til en annen – som ved fusjon i sola  Disse er ustabile (bortsett fra nøytrinoene) - de går raskt over til en annen lettere partikkeltype – de ”henfaller”  Fantes like etter Big Bang – i dag sees de bare i kosmisk stråling og i partikkelakseleratorer  I tillegg eksisterer tyngre varianter av kvarkene og leptonene

12  Kraftpartiklene kan også henfalle  Z og W (massive) er ustabile, fotonet og gluonet (masseløse) er stabile  De ustabile kraftpartiklene henfaller til lettere partikler - materiepartikler masseløse masse ~ 100*proton masseløse masse ~ 100*proton

13  Standardmodellen gir oss en veldig god forståelse for hvordan naturen er bygget opp  Vi kan stort sett forklare hvordan universet henger sammen ved hjelp av en håndfull partikler og krefter  Men... Standardmodellen kan ikke være det endelige teorien  Den er fortsatt endel uløste mysterier 13

14  Hvorfor kan vi ikke inkludere gravitasjonskraften i partikkelfysikk teorien vår?  Hvorfor er gravitasjonen så mye svakere enn alle de andre kreftene?  Hvorfor finnes det mer enn en kraft, og hvorfor har de forskjellig styrke?  Standard Modellen beskriver bare 4 % av universets bestanddel (!!!)  Resten er mørk materie og mørk energi  Hva er dette, og hvorfor har vi ikke observert det?  Hvorfor eksisterer vi i det hele tatt når vi vet at partikler og antipartikler annihilerer, og at vi må anta at ved Big Bang var det like mye av begge deler?  Vi observerer og måler at noen partikler har masse, og andre ikke  Hvorfor er det slik?  og enda flere spørsmål ……..

15  Standardmodellen er ikke feil, men den er ikke komplett  Smarte fysikere har kommet opp med en rekke ideer på hvordan man kan komplimentere standardmodellen  Men, for å kunne bekrefte nye teorier må vi utføre eksperimenter  Dersom teorien forutsier en ny partikkel kan vi bygge eksperimenter som skal kunne observere disse  nettopp som ATLAS ved LHC

16  Z-merket (på engelsk Z prime) er en hypotetisk partikkel  Den dukker opp i en håndfull (ubekreftede) teorier som supplerer Standardmodellen  Oppdages en Z’ kan det være bevis på at det finnes noe mer enn Standard modellen der ute i naturen  Z´ har fått dette navnet fordi partikkelen ligner på Standardmodellens kjente Z boson, men er mye tyngre

17  Men da er verden ganske annerledes enn det vi til nå har trodd:  Vi må da leve i en 10 dimensjonal verden hvor all materie er bygget opp av såkalte superstrenger  Alle de 4 kreftene vi kjenner : gravitasjon, elektromagnetisme, og de svake og sterke kjernekrefter er forent i en eneste superkraft  Ingen Z’ har så langt blitt funnet ved partikkel eksperimentene  Dersom en partikkel som Z´ eksisterer er den et bevis på et helt ny type vekselvirkning mellom partikler, og dermed også en helt ny type kraft!

18  Standardmodellens mekanisme for å gi masse til elementærpartikler innebærer at det er ett felt til i naturen: Higgs feltet  For å kunne oppdage feltet trenger vi en partikkel: Higgs partikkelen (Higgs bosonet)  Inntil nylig var ikke denne partikkelen oppdaget enda  Men 4. juli 2012 annonserte de to store eksperimentene på CERN (CMS og ATLAS) at de hadde funnet en partikkel som lignet veldig!  Massen:126 GeV  Dersom dette er Higgs, er det beviset på at Higgs feltet eksisterer

19  Ganske enkelt prinsipp:  Vi må kjenne egenskapene til partiklene vi allerede vet eksisterer  Dersom vi observere en partikkel som ikke passer inn har vi oppdaget noe nytt!  Hva er en partikkels egenskaper?  Eksempler er:  Masse  Elektrisk ladning  I dag skal dere lære hvordan dere finner ”vanlige” og velkjente partikler som Z og  andre partikler som henfaller som Z (J/Psi og Upsilon)  Jakten på Z´ helt identisk!  Også Higgs kan vi finne med samme teknikk selv om den henfaller på en annen måte

20  Av alle elementærpartiklene er det bare 3 som kan observeres direkte  Elektronet  Muonet  Fotonet  Resten er enten 1. Så tunge at de henfaller med en gang og vi rekker ikke å observere de 1. Eller kan ikke eksistere i naturen alene  kvarkene – de eksisterer i naturen i form av hadroner, f.eks. protoner, nøytroner  Disse kan vi observere! 2. Eller er usynlige for oss  nøytrinoer

21  Proton-kollisjonene i LHC kan produsere veldig tunge partikler som f.eks. Z bosonet, et Higgs boson, eller helt nye hittil ukjente partikler  LHC kalles ofte for et ”tidsmikroskop” fordi den bringer oss tilbake til tilstander som eksisterte rett etter Big Bang.  Tunge partikler en utfordring :  De henfaller gjerne umiddelbart (fordi de er tunge er de ustabile)  Men ved å kjenne til reglene for henfall – altså hvilke partikler de henfaller til - kan vi gjette oss frem til hva som opprinnelige var der!  Oppskriften: Standard Modellen (eller nye teorier)  Detektoren registrerer henfallsproduktene – da har vi det vi trenger!  Det er akkurat dette detektiv-arbeidet dere skal gjøre idag  Eirik skal fortelle mye mer om den biten!

22


Laste ned ppt "Maiken Pedersen 15 mars 2013.  Om partikkelfysikk, hvordan vi kan forstå universet basert på helt fundamentale byggestener  Med denne nye kunnskapen."

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google