ΟΙ ΔΟΜΙΚΟΙ ΛΙΘΟΙ. Τα στοιχειώδη σωµάτια και οι αλληλεπιδράσεις τους. Θεόδωρος Ν. Τοµαράς

Transcript

1 ΟΙ ΔΟΜΙΚΟΙ ΛΙΘΟΙ Τα στοιχειώδη σωµάτια και οι αλληλεπιδράσεις τους Θεόδωρος Ν. Τοµαράς

2 Χρήσιµη βιβλιογραφία Concepts of Modern Physics by A. Beiser (McGraw Hill, 1987). Κεφάλαιο 14. (Το βιβλίο αυτό έχει µεταφραστεί στα Ελληνικά.) Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei and Particles by R.Eisberg and R.Resnick (John Wiley, 1985). Κεφάλαια 17, 18.

3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ

4 ΦΥΣΙΚΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΒΑΣΙΚΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ: Ποιά είναι τα έσχατα συστατικά της ύλης; Οι αλληλεπιδράσεις τους ΙΣΤΟΡΙΑ: ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ NEWTON MAXWELL ΘΕΜΕΛΙΩΔΕΙΣ ΝΟΜΟΙ ΤΗΣ ΦΥΣΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑ ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΧΕΤΙΚΑ: Η ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΧΩΡΟΧΡΟΝΟΥ Η ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ

5

6 t > sec Standard Model Yπερενοποιηµένες θεωρίες??? Πληθωριστικό Σύµπαν??? Κβαντική βαρύτητα???

7 Τα εργαλεία της έρευνας Νεαρό Σύµπαν (έµµεσα) Κοσµικές ακτίνες Επιταχυντές Αλλα πειράµατα Θεωρία Πείραµα

8 Α. Κοσµικές ακτίνες

9 Β. Επιταχυντές: Η αρχή Πως εξετάζουµε την ύλη * 1) Δια γυµνού οφθαλµού...οχι µεγάλη πρόοδος 2) Μικραίνω το µήκος κύµατος δ ~ λ ~ 5000 Α = mm ΚΥΜΑΤΟΣΩΜΑΤΙΔΙΑΚΟΣ ΔΥΪΣΜΟΣ ΔΕΣΜΗ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ Ακτίνες χ Ακτινοβολία γ δ ~ λ = h/p

10 Rutherford (1911) To µοντέλο του ατόµου Δέσµη σωµατίων-α σε φύλλο χρυσού Au * Ε ~ 5 MeV m ~ 4 x 10 3 MeV / c 2 α ½ m v 2 = E v 2 = 2E/m ~ 25 x 10-4 c 2 v/c ~ 0.05 << 1 Εποµένως: p = m v δ ~ λ = h / p ~ (4.14 x ev sec) / (4 x 10 3 (MeV / c 2 ) x 0.05 c) ~ 20 x c sec ~ 80 Fermi «...ετεή δ άτοµα και κενόν.» Δηµόκριτος

11 ΕΠΙΤΑΧΥΝΤΕΣ Α. ΣΤΑΘΕΡΟΥ ΣΤΟΧΟΥ Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) Β. ΣΥΓΚΡΟΥΟΜΕΝΩΝ ΔΕΣΜΩΝ Centre European pour la Recherche Nucleaire (CERN)

12

13

14

15

16

17

18

19 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΟΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

20 Σύντοµη περιγραφή της µεθοδολογίας Βασικές έννοιες Πώς έµοιαζε ο Κόσµος το...«1932»

21 «1932» Τα «Στοιχειώδη» Σωµάτια * Σωµάτιο Μάζα (MeV/c 2 ) Spin Πρωτόνιο p /2 Νετρόνιο n /2 Ηλεκτρόνιο Νετρίνο e ν /2 1/2 Φωτόνιο γ 0 1 Αντισωµάτια

22 «1932» - Οι 4 Δυνάµεις

23 Αντιδράσεις σωµατιδίων ΕΠΙΤΡΕΠΤΕΣ: e + e - p p, ν n e p * e + e - ν ν, ν p e n ΑΠΑΓΟΡΕΥΜΕΝΕΣ: ν p e + n, p p e + e + p e + γ, e ν γ, e γ γ γ Μελέτη πυρήνων: p και n ταυτόσηµα ως προς την πυρηνική δύναµη. Νουκλεόνιο. Τάξη στο...χάος;;

24 * (Διατηρούµενα µεγέθη πέραν από τα E, P, J) «1932» κανόνες επιλογής είδος σωµάτιο Μάζα (MeV/c 2 ) spin Q B L αδρόνια πρωτόνιο p / νετρόνιο n / λεπτόνια ηλεκτρόνιο e / νετρίνο ν 0 1/ φωτόνιο γ αντισωµάτια

25 Ισοτοπικό σπιν (Heisenberg 1930) Spin: Ψ e = ( e ) e s=1/2 s z =+1/2, -1/2 Ψ Ν = ( p ) n I=1/2 I 3 =+1/2, -1/2 Η πυρηνική δύναµη διατηρεί τα Ι και Ι 3

26 Χρησιµότητα Η ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΥΛΗΣ * Το e και το p δεν διασπώνται (λόγω Q, B) Επιτρεπτές και Απαγορευµένες αντιδράσεις e + e + e + + e + + e + ν + γ (A: Q) n p + e + + γ (Α: J, Q, L) Σωµάτιο που λείπει από αντίδραση e + p n + + γ (... = νετρίνο) Διάσπαση νετρονίου n p + e + ν «µονοσήµαντη»

27 «Βαθύτερη Kατανόηση;;» Συµµετρία στη Φυσική Συµµετρία Νόµοι διατήρησης Εκφυλισµός

28 Θεώρηµα Noether Συνεχής Συµµετρία Νόµος Διατήρησης Παραδείγµατα...

29 Ι. Διατήρηση Ορµής και Συµµετρία Μετατοπίσεων στο Χώρο

30 1. Δύο σώµατα σε 1 διάσταση και δυναµικό V(x-x ) Εξισώσεις κίνησης Διατήρηση ορµής Συνεχής συµµετρία

31 2. Ελεύθερο σώµα στο χώρο Διατήρηση ορµής Συµµετρία

32 3. Δύο σώµατα στο χώρο µε V=V(r-r ) Διατήρηση ορµής Συνεχής συµµετρία

33 4. ΑΝΤΙΘΕΤΑ: Σώµα σε δυναµικό V(x) Δεν υπάρχει P τέτοιο που: Δεν υπάρχει συµµετρία x x+a

34 5. Σώµα στο χώρο παρουσία «τοίχου» Εστω οτι ο ανακλών τοίχος είναι το επίπεδο y-z Συµµετρίες Ενώ ο µετ/µός : δεν είναι συµµετρία Διατήρηση ορµής

35 II. Διατήρηση Στροφορµής και Συµµετρία Στροφών στο Χώρο

36 1. Σώµα σε κεντρικό δυναµικό Εξίσωση κίνησης: Διατήρηση στροφορµής Συµµετρία: Στροφές

37 2. Σώµα στο χώρο παρουσία «τοίχου» Εστω οτι ο τοίχος είναι το επίπεδο y-z Συµµετρίες (Στροφές περί τον x) Διατήρηση ορµής

38 III. Διατήρηση φορτίου και Συµµετρία «Στροφών» στο Χώρο των Κυµατοσυναρτήσεων

39 1. Ηλεκτρόνιο σε δυναµικό Κυµατοσυνάρτηση του e: Διατήρηση φορτίου: Συµµετρία: Στροφή στο µιγαδικό χώρο των κυµατοσυναρτήσεων

40 Νόµος Διατήρησης Εκφυλισµός

41 Π.χ. Σωµάτιο σε κεντρικό δυναµικό Νόµος διατήρησης: Εκφυλισµός: Εστω Τότε: και : ίδια ενέργεια

42 Θεµελιώδης κατάσταση συµµετρική Διατηρούµενο µέγεθος Θεωρία Οµάδων (Noether) (Goldstone) Ε, P, J, Q, B, L,...

43 Λίγα για Θεωρία Οµάδων O={G, } G={a,b,c,.} Για κάθε a, b στο G a b στο G Μοναδιαίο στοιχείο e στο G: e a=a e=a για κάθε a Αντίστροφο a -1 του a: a a -1 =a -1 a=e για κάθε a a b=b a για κάθε a,b (Abelian group) Υπάρχουν a,b: a b b a (non-abelian) Παραδείγµατα: (α) Στροφές περί σταθερό άξονα (Αβελιανή) (β) Στροφές στο χώρο (µη Αβελιανή). (γ) Αλλαγή φάσης στη κυµατοσυνάρτηση (Αβελιανή). (δ) (R,+) είναι Αβελιανή οµάδα. (ε) Αντιστρέψιµοι πίνακες nxn µε πράξη τον πολ/σµό. (στ) Το σύνολο {1,-1} µε πράξη τον πολλαπλασιασµό.

44 Μεθοδολογία Ι. Από τη Χαµιλτονιανή ενός συστήµατος βρίσκω τις συµµετρίες και από εκεί τον εκφυλισµό του φάσµατος. π.χ. Μελέτη ατόµου Η. ΙΙ. Από το φάσµα συµπεραίνω για τις συµµετρίες της Χαµιλτονιανής του συστήµατος. π.χ. Ανακάλυψη των κουάρκς.

45 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΠΡΟΣ ΤΑ QUARKS

46 Τα «Στοιχειώδη» Σωµάτια γύρω στο `60.Τα QUARKS (1963)

47 Με τα χρόνια: Περί τα 300 ακόµα σωµάτια... * Λεπτόνια: e, ν e, µ, ν µ, τ, ν τ Αδρόνια Μεσόνια (s=0,1,,6) Βαρυόνια (s=1/2,,11/2) Είναι όλα αυτά στοιχειώδη???

48 Ανακάλυψη νέων σωµατίων

49 Ανακάλυψη των βραχύβιων σωµατίων Δ++, Δ*++

50 ΒΗΜΑ 1: Η Παραδοξότητα (S) Τα «παράξενα» σωµάτια παράγονται «ισχυρά» από συγκρούσεις «συνήθων» σωµατίων (p, n, π,...) πάντα σε ζευγάρια. Στη συνέχεια διασπώνται πολύ αργά (ασθενώς). π.χ. π + p Λ 0 + Κ 0 µε σ 10 mbarn Λ 0 π - + p και K 0 π + + π - µε τ sec!! Συµπέρασµα: Υπάρχει κβαντικός αριθµός, η ΠΑΡΑΔΟΞΟΤΗΤΑ, που διατηρείται απο την ισχυρή αλληλεπίδραση, ενώ µπορεί να παραβιάζεται από την ασθενή. π.χ. S(K 0 )=-S(Λ 0 )=1, S(p)=S(π)=0

51 ΒΗΜΑ 2: Το φάσµα των σωµατίων Σωµάτια = ιδιοκαταστάσεις της «Χαµιλτονιανής Η του Κόσµου» Φάσµα της Η για αδρόνια 8άδες και «10»άδες

52 Το φάσµα των βαρυονίων (Β=1) µε σπιν 1/2 Μ(MeV/c 2 ) Ξ - Ξ 0 Σ - Σ + Λ 0 Σ n p 940 Τα αντιβαρυόνια (Β=-1) έχουν το ίδιο φάσµα

53 Το φάσµα των βαρυονίων (Β=1) µε σπιν 3/2 Μ(MeV/c2) Ω - Ξ* - Ξ* 0 Σ* - Σ* + Δ - Δ Τα αντισωµάτια (Β=-1) έχουν το ίδιο φάσµα

54 Το φάσµα των µεσονίων µε σπιν 0 Μ(MeV/c 2 ) η 0 Κ 0 Κ 0 Κ + Κ - π + π - π Παρόµοιο είναι και το φάσµα των µεσονίων µε σπιν 1, µόνο µε µεγαλύτερες µάζες.

55 Η εικόνα θυµίζει π.χ. αυτήν του φαινοµένου Zeeman,...

56

57 Ατοµικά φάσµατα Λίγο Φ3 Eξίσωση Schroedinger HΨ=ΕΨ π.χ. Σωµάτιο σε δυναµικό V(r): H=p 2 /2m+V(r) ( Συµµετρίες Διατηρούµενα µεγέθη Κβαντικοί αριθµοί Χαρακτηρισµός καταστάσεων π.χ. τυχόν κεντρικό δυναµικό: H, L 2, L z, S 2, S z Καταστάσεις: (n, l, m l ), m s, -l m l l, m s =-1/2, +1/2 E=E(n,l), ανεξάρτητη από το m l και το m s

58 Φαινόµενο Zeeman Οµογενές µαγνητικό πεδίο Μερική άρση του εκφυλισµού H = H sym - µ B

59 Η ΑΣΚΗΣΗ ΕΔΩ ΕΙΝΑΙ: Απο αυτό το κοµµάτι του φάσµατος της Χαµιλτονιανής καλούµαι να µαντέψω τη συµµετρία της. Κατι σαν αρχαιολόγος... ΣΚΕΦΤΕΙΤΕ ΤΟ ΕΞΗΣ ΑΝΑΛΟΓΟ: Από τα ατοµικά φάσµατα παρουσία µαγνητικού πεδίου (φαινόµενο Zeeman), καλείστε να µαντέψετε την ύπαρξη στο «βάθος» σφαιρικής συµµετρίας.

60 ΒΗΜΑ 3: ΙΣΟΤΟΠΙΚΟ ΣΠΙΝ Τα φάσµατα δείχνουν δύο χαρακτηριστικές κλίµακες αποστάσεις ενεργειακών σταθµών. Οπως τα (p,n) αποτελούν δυάδα του ισοτοπικού σπιν (Ι=1/2), έτσι και τα υπόλοιπα σωµάτια έχουν Ι=0, ½, 1, 3/2,... µε -Ι Ι 3 Ι Οπως ξέρουµε από την πυρηνική φυσική: η ισχυρή δύναµη διατηρεί το ΙΣΟΤΟΠΙΚΟ ΣΠΙΝ

61

62 Ο 8-απλός δρόµος (The eightfold way) Τα QUARKS M. Gell-Mann, G. Zweig 1963

63 Τα βαρυόνια µε σπιν 1/2 Μ(MeV/c 2 ) 8 Ξ Σ Λ Ξ - Ξ 0 Σ - Σ + Λ 0 Σ Ν n p 940

64 Τα µεσόνια µε σπιν 0 Μ(MeV/c 2 ) η 0 η Κ Κ 0 Κ 0 Κ + Κ π π + π - π 0 140

65 Τα βαρυόνια µε σπιν 3/2 Μ(MeV/c2) 10 Ω Ξ* Σ* Ω - Ξ* - Ξ* 0 Σ* - Σ* Ν Δ - Δ

66 Ορίζω το Υπερφορτίο: και τοποθετώ τα γνωστά αδρόνια (µεσόνια και βαρυόνια χωριστά) στο επίπεδο Ι 3 -Υ Προκύπτουν κανονικά εξάγωνα!! και κάποια άλλα... (βλ. στα βιβλία) Αυτά υποδεικνύουν συµµετρία SU(3) Ισχύει:

67 SU(3) Απο τη θεωρία οµάδων προκύπτει οτι: Οι 8άδες υποδεικνύουν συµµετρία SU(3) H=H 0 (SU(3)) + H 1 (SU(2)) + H 2 (EW) µε Οµως, για να είναι σωστό αυτό θα πρέπει: 1. Να υπάρχει το 10ο σωµάτιο της 10άδας 2. Να υπάρχει 3- και 3-άδα από τις οποίες να φτιάχνονται όλα τα άλλα σωµάτια

68 ΠΡΟΒΛΕΨΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ: 1. Τα QUARKS u d s 3 s s d u Μ(MeV/c2) Tα ANTIQUARKS έχουν τις ίδιες µάζες

69 * Σωµάτιο Q B L u 2/3 1/3 0 d s -1/3 1/3 0 ν e e τα αντισωµάτιά τους

70 2. Τα συστατικά των Αδρονίων p = (uud) n = (udd) p = (uud) Λ 0 = (uds) Δ ++ = (uuu) Δ + = (uud). π + = (ud) π - = (ud) K + = (us) K - = (us) ρ+ = (ud)

71 3. Πού είναι το 10ο της 10; Μπορεί να βρεθεί σύντοµα;; ΝΑΙ!! Παράγεται εύκολα και διασπάται δύσκολα!! Πείραµα: (1964) Ω - (N. Samios et al)

72 * To βαρυόνιο Ω - (sss) (Κ - +p Ω+Κ + +Κ 0 )

73 Και τα QUARKS Πείραµα: (1969) SLAC η πρώτη επιβεβαίωση συστατικών u και d στο πρωτόνιο (αντίστοιχο του πειράµατος Rutherford) s(s) στα «παράδοξα» σωµάτια (1974) J/ψ (charm).... (1996) FermiLab (top)

74 Glashow Iliopoulos Maiani (1970) Πείραµα: Ting Richter (1974) e + e - J/ψ (cc) J/ψ(cc) + π + + π -

75 ΟΜΩΣ...ΠΡΟΒΛΗΜΑ: Ω - = (sss) (J=3/2, L=0) συµµετρική κατάσταση Παραβιάζει την απαγορευτική αρχή του Pauli!!! Η ΛΥΣΗ: Εισάγω ενα νέο κβαντικό αριθµό («χρώµα») Τα quarks έχουν 3 καταστάσεις χρώµατος Ω - = (sss) Ητοι: «Ω - + Pauli ΧΡΩΜΑ»

76 Βαρυτική δύναµη Ηλεκτροµαγνητική Πυρηνική Ισχυρή Ασθενής??

77 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΤΟ STANDARD MODEL

78 Τα Στοιχειώδη Σωµάτια και οι Αλληλεπιδράσεις τους σήµερα (2011)

79 * 1. Σωµάτια Υλης Λεπτόνια e e S P I Quarks u u u d d d c c c s s s t t t b b b N 1/2 Αντισωµάτια : αντίθετο φορτίο, χρώµα

80

81 Σωµάτιο Q B L * u c t 2/3 1/3 0 d s b -1/3 1/3 0 ν e ν µ ν τ e µ τ τα αντισωµάτιά τους

82 ΜΑΖΑ ΚΑΙ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΤΙΚΟΙ * ΚΒΑΝΤΙΚΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ ΤΩΝ QUARKS «M» (GeV/c 2 ) I I 3 S C B T u 0.3 1/2 1/ d /2-1/ s c b t

83 2. ΟΙ ΔΥΝΑΜΕΙΣ και τα Σωµάτια Φορείς ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ Yang Mills 1954 ΟΛΕΣ ΟΙ ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΣΤΗ ΦΥΣΗ ΕΧΟΥΝ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΗ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ Ανάδειξη του ρόλου της ΣΥΜΜΕΤΡΙΑΣ Ο χώρος της Φυσικής έγινε µία αφηρηµένη µαθηµατική έννοια και µόνο ένα µέρος της, ο τριδιάστατος φυσικός χώρος, είναι κατ ευθείαν προσιτός στις αισθήσεις µας.

84 Σε συνδυασµό µε την Κβαντοµηχανική προκύπτει Κοινός µηχανισµός Ολες οι δυνάµεις είναι δυνάµεις ανταλλαγής σωµατίων φορέων

85 *

86

87 2. ΣΩΜΑΤΙΑ ΦΟΡΕΙΣ ΤΩΝ ΔΥΝΑΜΕΩΝ ισχυρή ηλεκτρασθενής βαρυτική GG GB GR BG BB BR RG RB RR 8 gluons (GG+BB+RR=0) W + W - Z 0 Η h φωτόνιο Higgs βαρυτόνιο * S P I N 1 S=0 S=2

88 α. ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ * Σωµατίδια µε ηλεκτρικο φορτίο e p γ e γ e p e Mγ=0, Spin=1 γ e

89 β. ΙΣΧΥΡΗ * Ανάµεσα σε έγχρωµα σωµάτια Μ gluon =0 spin=1 quark-quark quark-gluon gluon-gluon

90 γ. u e * Η µόνη που µπορεί να αλλάξει το είδος του σωµατίου d W ν e W ± u c t ν e ν µ ν τ d s b e µ τ Spin=1, M W ~ 83 GeV/c 2

91 Z 0, H u d s ν e e u Z * e u d s ν e e u e Spin Z =1, M Z ~ 91 GeV/c 2 u H e Spin H =0 M H =???? u e LHC

92 δ. ΒΑΡΥΤΙΚΗ (Εinstein) * Παγκόσµια δύναµη A B Τα σωµάτια ΔΕΝ αλλάζουν A B M g =0 Spin=2

93 Θεµελιώδης κατάσταση συµµετρική Διατηρούµενο µέγεθος (Noether) Ε, P, J, Q, B, L,... Θεµελιώδης κατάσταση µη συµµετρική Σωµάτια µε µάζα=0 (Goldstone) Θεωρία Οµάδων Φωνόνια, κύµατα σπιν, πιόνια,...

94 ΝΟΜΟΙ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗΣ ΤΩΝ ΑΛΛ/ΣΕΩΝ * Βαρυτική Ισχυρή Ηλ/κή Ασθενής Q B L S X (ΔS=0,±1) I X X I 3 X P X (!!!) C X CP X

95 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΒΑΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

96 1. ΧΡΗΣΗ ΤΩΝ ΝΟΜΩΝ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗΣ * ΕΙΔΟΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ (Ι) Αντίδραση που έχει µόνο αδρόνια και δεν παραβιάζει τίποτε είναι ισχυρή π + p π + p π - p Λ 0 Κ 0 K* + K + π 0 Αν µια αντίδραση παραβιάζει έναν ή περισσότερους από τους κβαντικούς αριθµούς S, I 3, P, C, CP, είναι ασθενής.

97 ΕΙΔΟΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ (ΙΙ) Μια αντίδραση που παραβιάζει µόνο το Ι είναι ηλεκτροµαγνητική ή ασθενής. π 0 γ γ * Μια αντίδραση στην οποία συµµετέχει νετρίνο ή αντινετρίνο είναι ασθενής. π + µ + ν µ ν p n e + Μια αντίδραση στην οποία συµµετέχει φωτόνιο είναι ηλεκτροµαγνητική. Σ 0 Λ 0 γ Αν µια αντίδραση δεν παραβιάζει τίποτε;;

98 2. Ιδιότητες της Ισχυρής Δύναµης Η ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΔΡΟΝΙΩΝ * Μόνο ΑΧΡΩΜΕΣ ελεύθερες καταστάσεις στη Φύση. Εχουν µέγεθος ~ 1 fermi [q 1 q 2 q 3 ] [q 1 q 2 +q 1 q 2 +q 1 q 2 ] Ελεύθερα quarks: ΟΧΙ Ελεύθερα gluons: ΟΧΙ glueballs: κατ αρχήν ΝΑΙ

99 Βαρυόνια (q 1 q 2 q 3 ) B=1, L=0 * (uud) Q=2/3+2/3-1/3=1 S=0+0+0=0 Spin=1/2, 3/2, 5/2,. M ~ 0.94 GeV/c 2 p M ~ GeV/c 2 Δ + Δ + (uud) p(uud) + π 0 (dd)

100 (udd) B=1, L=0 * Q=2/3-1/3-1/3=0 S=0+0+0=0 Spin=1/2, 3/2, 5/2,. M ~ 0.94 GeV/c 2 n M ~ 1.23 GeV/c 2 Δ 0 Δ 0 (udd) n(udd) + π 0 (dd)

101 (sss) B=1, L=0, Q=-1/3-1/3-1/3=-1 S=-1-1-1=-3 * spin=3/2, 5/2,. l=0 M ~ 1.67 GeV/c 2...? Ω - Ω - (sss) Λ 0 (uds) + K - (us) ασθενής!! Pauli (?) ΧΡΩΜΑ

102 Πρωτόνιο u g u γ q d g γ g u d g

103 Μεσόνια (qq) B=0, L=0 * spin=0, 1, 2, spin=0 (ud) Q=+1, S=0, M= π + (ud) π - (su) Q=-1, S=-1, M= K - spin=1 (ud)=ρ + (ud)=ρ - (su)=k* +

104 Ας προσπαθήσουµε να αποµονώσουµε ένα quark q 1 q 3 B B + M * q 2 q 1 q 3 γ + p p + π q 2 q 1 q 4 q 4 q 3 q 2

105

106

107 3. ΕΜΒΕΛΕΙΑ ΑΛΛ/ΣΗΣ µε φορέα µάζας Μ * t Μ t 2 t 1 Eµβέλεια:

108 Α1. Εµβέλεια ισχυρής πυρηνικής δύναµης * u u d u d d u u d u d d εµβέλεια ~ 1 fermi

109 4. ΕΝΤΑΣΗ αλληλεπίδρασης * Ενταση αλλ/σης σχετίζεται µε την ενεργό διατοµή αν είναι σκέδαση, ή τον µέσο χρόνο ζωής αν πρόκειται για διάσπαση. Και αντίστροφα. Αν γνωρίζω το είδος της αλληλεπίδρασης που είναι υπεύθυνη για µιά αντίδραση, τότε µπορώ να εκτιµήσω την ενεργό διατοµή της ή τον µέσο χρόνο ζωής, αν πρόκειται για διάσπαση. Επίσης, γνωρίζω οτι ο αντίστοιχος φορέας θα υπεισέρχεται στην αναπαράσταση της αντίδρασης µε διάγραµµα Feynman

110 5. Περιγραφή ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ 5α. Ραδιενέργεια-β p d u u e * A ZX A Z+1Y+e+ν e W -- ν e n p+e+ν e u d d n

111 5β. e + e - µ + µ - * µ - µ + µ - µ + γ + Ζ + e - e + e - e +

112 5γ. Κάθε διάγραµµα συµβολίζει και έναν υπολογισµό πλάτους πιθανότητας e e+ E, p γ µ µ+

113 5δ. Αλλες αντιδράσεις * e + + e - p(uud) + p(uud) Δ ++ (uuu) p(uud) + π + (ud) π - (ud) + p(uud) Λ 0 (uds) + Κ 0 (ds) Λ 0 (uds) p(uud) + π - (du)

114

115 ΕΠΙΛΟΓΟΣ ΕΠΙΤΥΧΙΑ!!! ΑΝΟΙΚΤΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ

116 ΕΝΤΥΠΩΣΙΑΚΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ Α. Ο,τι έχει υπολογιστεί θεωρητικά επαληθεύεται από το πείραµα Μαγνητική ροπή e 1:10 12 Μάζες φορέων ασθενών αλ/σεων 1:10 4 Κίνηση πλανητών 1:10 6 Β. Aλλες προβλέψεις Ω -, W ±, c, ν,..., αντισωµάτια παραβίαση parity,.

117 Ανοικτά ερωτήµατα (2011) 25 παράµετροι Κβάντωση ηλεκτρικού φορτίου 3+1 διαστάσεις του χωρόχρονου Ενταση των αλληλεπιδράσεων Κβαντική βαρύτητα 8 γλοιόνια, 3 ασθενείς φορείς, 1 φωτόνιο

118 ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΙΔΕΕΣ (2011) Ενοποιηµένες θεωρίες Υπερσυµµετρία Θεωρία χορδών Επιπλέον διαστάσεις D-brane worlds Μίνι µελανές οπές

119 ΤΙ ΕΛΠΙΖΟΥΜΕ ΝΑ ΜΑΣ ΠΕΙ Ο LHC Σωµάτιο Higgs Υπερσυµµετρία TeV scale gravity and LED Επιπλέον διαστάσεις Μίνι µελανές οπές Kaluza Klein Antoniadis Bachas Kiritsis Tomaras Mironov Morozov Dimopoulos Arkani-Hamed Dvali..