Νετρίνο το σωματίδιο φάντασμα

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Νετρίνο το σωματίδιο φάντασμα"

Ὅμηρος Μπλέτσας
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Νετρίνο το σωματίδιο φάντασμα Ι. Ρίζος Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Θεωρητικής Φυσικής 2/10/2012 Διαλέξεις υποδοχής πρωτοετών φοιτητών Τμήματος Φυσικής

2 Στοιχειώδη Σωματίδια Κουάρκς Φορείς αλληλεπιδράσεων Νετρίνα Λεπτόνια Βαρύτητα??

3 Θεμελιώδεις Αλληλεπιδράσεις Όνομα Υπεύθυνη Ισχύς Εμβέλεια (m) Φορέας Βαρυτικές Βαρύτητα, γαλαξίες 10 άπειρη Γκραβιτόνιο? Ηλεκτρομαγνητικές Άτομα-Μόρια 1/137 άπειρη φωτόνιο Ασθενείς Ακτινοβολία β ±, Ισχυρές Πυρήνας 1 10 γκλουόνια

4 Καθιερωμένο Πρότυπο Το Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model) είναι μια Κβαντική Θεωρία Πεδίου η οποία περιγράφει τις ασθενείς, ισχυρές και ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις των στοιχειωδών σωματιδίων με ενοποιημένο τρόπο. Κβαντική Θεωρία Πεδίου= Κβαντομηχανική + Ειδική Θεωρία Σχετικότητας Το Καθιερωμένο Πρότυπο αναπτύχθηκε στα μέσα του 20 ου αιώνα ( ) και έχει επιβεβαιωθεί πειραματικά σε μεγάλο βαθμό με την ανακάλυψη σειράς σωματιδίων που προέβλεπε [ bottom quark (1977), W,Z bosons (1983), top quark (1995), tau neutrino (2000), Higgs ( ) ]

5 Από ποια σωματίδιαύλης αποτελείται ο κόσμος γύρω μας ; Πρωτόνιο Νετρόνιο

[Charles Drummond - James Chadwick] Αριθμός ηλεκτρονίων Ενέργεια 1930: Ο θεωρητικός φυσικός

6 Πως ανακαλύφθηκε το νετρίνο? : Αποδείχθηκε ότι το φάσμα της ενέργειας του ηλεκτρονίου της ακτινοβολίας β είναι συνεχές [Charles Drummond - James Chadwick] Αριθμός ηλεκτρονίων Ενέργεια 1930: Ο θεωρητικός φυσικός Wolfgang Pauli υποθέτει την ύπαρξη του νετρίνο για να εξηγήσει το φάσμα της ακτινοβολίας β I have done a terrible thing...i have postulated a particle that cannot be detected

7 Ανακάλυψη των νετρίνων Νετρίνο ηλεκτρονίου: 1956 Νετρίνο μιονίου: 1962 Νετρίνοtau: 2000

8 Πηγές Νετρίνων Ήλιος Κοσμική ακτινοβολία στην ανώτερη ατμόσφαιρα Επιταχυντές Εκρήξεις αστέρων Σούπερνόβα Πυρηνικοί αντιδραστήρες 8

9 Πηγές νετρίνων Ο Ήλιος παράγει 2 x νετρίνο/ δευτερόλεπτο!! Τα νετρίνοπαράγονται στον ήλιο ως αποτέλεσμα της πυρηνικής σύντηξης. Η κύρια αντίδραση είναι Σε 10 sec περνάνε 17x10 νετρίνα 2in x 2in square

10 Το Νετρίνο στη φωτογραφία

11 Πως σταματάμε ένα νετρίνο? Αν μια δέσμη νετρίνωνπέσει σε μόλυβδο μήκους μερικών τρισεκατομμυρίων μέτρων τότε το 50% της δέσμης θα περάσει ανεπηρέαστο. Για τα πρωτόνια του επιταχυντή του Fermilab αρκούν μόνο 10 εκ μολύβδου για να σταματήσουν.

κάτω από το έδαφος) Ανιχνευτής Super-Kamiokande στην

12 Πως ανιχνεύουμε ένα νετρίνο; Ανιχνευτής SNOστον Καναδά (1000 τόνοι «βαρύ» νερό D2O, 2000 χιλιόμετρα κάτω από το έδαφος) Ανιχνευτής Super-Kamiokande στην Ιαπωνία ( τόνοι νερό, 1000 μέτρα κάτω από το έδαφος)

13 Πως ανιχνεύουμε ένα νετρίνο;

Η διαφορά αυτή αποτελεί πρόκληση για τα θεωρητικά μοντέλα.

14 Έχουν τα νετρίναμάζα Στο Καθιερωμένο Πρότυπο τα νετρίναέχουν μηδενική μάζα. Σήμερα γνωρίζουμε ότι τουλάχιστον τα δύο από τα τρία νετρίναέχουν μικρή αλλά μη μηδενική μάζα (<0.1 ev). Η διαφορά αυτή αποτελεί πρόκληση για τα θεωρητικά μοντέλα. Μια εξήγηση προσφέρεται με το μηχανισμό της τραμπάλας(seesaw mechanism) ο οποίος απαιτεί την εισαγωγή τουλάχιστον ενός βαριούνετρίνομε μάζα η οποία δεν παράγεται από το γνωστό Higgs.

Ταλαντώσεις των νετρίνων Στο Καθιερωμένο Πρότυπο έχουμε είδη νετρίνων: Οι φυσικοί παρατήρησαν από 1960ότι τα προερχόμενα από τον Ήλιο νετρίνατα

15 Ταλαντώσεις των νετρίνων Στο Καθιερωμένο Πρότυπο έχουμε είδη νετρίνων: Οι φυσικοί παρατήρησαν από 1960ότι τα προερχόμενα από τον Ήλιο νετρίνατα οποία ανιχνεύονται στη Γη είναι λιγότερα από αυτά που προέβλεπαν τα ηλιακά μοντέλα. Το πρόβλημα αυτό αναφέρεται συχνά ως «Πρόβλημα Ελλείμματος Νετρίνων».

μ ΓΗΣ Στα πλαίσια της κβαντικής μηχανικής σωματίδιο=κύμα Τα νετρίνοσυνυπάρχουν ως επαλληλία κυμάτων Το φαινόμενο

16 Μεταμορφώσεις των νετρίνων Για να εξηγήσουν το «έλλειμμα νετρίνων» οι φυσικοί πρότειναν τις ταλαντώσεις των νετρίνων. ΗΛΙΟΣ ν ν eνe e ν ν e ν e e ν ν e e ν ν μνe e ν ν e ν e μ ν ν μ e ν ν μνμ μ ν ν μ μ ν ν μ ν μ μ ν ν eνμ μ ν ν e e ν ν μ ν μ μ ΓΗΣ Στα πλαίσια της κβαντικής μηχανικής σωματίδιο=κύμα Τα νετρίνοσυνυπάρχουν ως επαλληλία κυμάτων Το φαινόμενο αποδείχτηκε πειραματικά το 2001 στο πείραμα SNO. Τα δεδομένα των ταλαντώσεων μας επιτρέπουν να υπολογίσουμε τις διαφορές μαζών των νετρίνων.

Ιταλία (Μυονικά) Νετρίνοπου παράγονται στο CERN και

17 Κινούνται τα νετρίνοπιο γρήγορα από το φως; Το OPERA κατασκευάστηκε το στο Gran Sasso sστην Ιταλία (Μυονικά) Νετρίνοπου παράγονται στο CERN και διασχίζουν τη Γη ανιχνεύονται ως (νετρίνο tau) στο Gran Sasso.

18 Κινούνται τα νετρίνοπιο γρήγορα από το φως Διαδρομή των νεντρίνων μέσα από τον φλοιό της Γης από το CERN προς το Gran Sasso

19 Κινούνται τα νετρίνοπιο γρήγορα από το φως; Το Σεπτέμβρη του 2011 οι ερευνητές του πειράματος OPERA ανακοίνωσαν ότι οι μετρήσεις τους έδειχναν ότι τα νετρίνακινούνταν με ταχύτητες μεγαλύτερες του φωτός. Το Ιούλιο του 2012 τα αποτελέσματα ανακλήθηκαν καθώς βρέθηκαν σφάλματα στην πειραματική διάταξη.

20 Είναι το νετρίνοαντισωματίδιοτου εαυτού του? Σήμερα γνωρίζουμε σύμφωνα με τη θεωρία που διατύπωσε ο θεωρητικός φυσικός Paul Dirac το 1928 ότι για κάθε φερμιόνιο υπάρχει και ένα αντισωματίδιο. Το αντισωματίδιο έχει την ίδια μάζα με το σωματίδιο αλλά αντίθετο φορτίο (και άλλες ιδιότητες). [1932 αντιηλεκτρόνιο, 1955 αντιπρωτόνιο, αντινετρόνιο) Καθώς το νετρίνοδεν έχει φορτίο ο ιταλός θεωρητικός φυσικός EttoreMajoranaπρότεινε ότι το νετρίνοθα μπορούσε να είναι αντισωματίδιοτου εαυτού του. Υπάρχουν σήμερα πειράματα οποία θα μπορούσαν να δώσουν μια απάντηση στο ερώτημα.

21 Είναι το νετρίνοαντισωματίδιοτου εαυτού του? Συνήθης διπλή αντινοβολία β (έχει παρατηρηθεί πειραματικά, 1987) Διπλή ακτινοβολία β χωρίς νετρίνο.

Κινούνται τα νετρίναστις πρόσθετες διαστάσεις?

μας να αντιστοιχεί σε μια υπερεπιφάνεια εμβαπτισμένη σε ένα χώρο με

Οι ισχυρές, ασθενείς και ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις περιορίζονται στην

22 Κινούνται τα νετρίναστις πρόσθετες διαστάσεις? Στα πλαίσια της θεωρίας χορδών (string theory) προκύπτει η δυνατότητα ο κόσμος μας να αντιστοιχεί σε μια υπερεπιφάνεια εμβαπτισμένη σε ένα χώρο με περισσότερες χωρικές διαστάσεις. Οι ισχυρές, ασθενείς και ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις περιορίζονται στην υπερεπιφάνεια ενώ η βαρύτητα διαδίδεται σε όλο το χώρο. νετρίνο e Υπάρχουν μοντέλα όπου το νετρίνοδεν περιορίζεται στην υπερεπιφάνεια σε αντίθεση με τα άλλα σωματίδια ύλης.

23 Σύνοψη/Συμπεράσματα Τα νετρίναείναι στοιχειώδη σωματίδια με μοναδικές ιδιότητες Βρίσκονται σε τεράστια αφθονία στο σύμπαν Δεν ανιχνεύονται εύκολα καθώς έχουν μόνο ασθενείς αλληλεπιδράσεις Τουλάχιστον τα δύο από τα τρία νετρίνοέχουν πολύ μικρή μάζα περίπου μικρότερη από τη μάζα του ηλεκτρονίου. Μπορούν να αλλάζουν ταυτότητα (ταλαντώσεις νετρίνων) Αναπάντητα ερωτήματα: Ποιες είναι οι μάζες τους ; Είναι αντισωματίδιατου εαυτού τους; Ποια είναι τα θεωρητικά μοντέλα που εξηγούν τις ιδιότητές τους;

24 Σας ευχαριστώ Ερωτήσεις?

25 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ

26 Μονάδες ενέργειας 1 ev= Η ενέργεια την οποία κερδίζει ένα ηλεκτρόνιο οποίο περάσει από μια περιοχή με διαφορά δυναμικού 1 Volt E = qv 19 1eV= Joules Ένα τούβλο 1Kg το οποίο πέφτει από ύψος 1m αποκτάει ενέργεια Joules= ev

27 Μονάδες Μάζας E = mc 2 c = m/s 3 10m/s 8 Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις ίδιες μονάδες για την ενέργεια και τη μάζα Μάζα ηλεκτρονίου: MeV Μάζα πρωτονίου: 938 MeV Μάζα νετρονίου: 940 MeV

Σχετικά έγγραφα

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 18/04/16

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 18/04/16 Διάλεξη 13: Στοιχειώδη σωμάτια Φυσική στοιχειωδών σωματίων Η φυσική στοιχειωδών σωματιδίων είναι ο τομέας της φυσικής ο οποίος προσπαθεί να απαντήσει στο βασικότατο ερώτημα: Ποια είναι τα στοιχειώδη δομικά