ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩ Η ΣΩΜΑΤΙΑ. Κωνσταντίνος ΠΑΠΑ ΟΠΟΥΛΟΣ Κύριος Ερευνητής ΕΚΕΦΕ ΗΜΟΚΡΙΤΟΣ

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩ Η ΣΩΜΑΤΙΑ. Κωνσταντίνος ΠΑΠΑ ΟΠΟΥΛΟΣ Κύριος Ερευνητής ΕΚΕΦΕ ΗΜΟΚΡΙΤΟΣ"

Transcript

1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩ Η ΣΩΜΑΤΙΑ Κωνσταντίνος ΠΑΠΑ ΟΠΟΥΛΟΣ Κύριος Ερευνητής ΕΚΕΦΕ ΗΜΟΚΡΙΤΟΣ

2 1. Λεπτόνια και Αδρόνια Η προϊστορία Ηλεκτρόνιο και πυρήνας Η κβαντική θεωρία Το νετρόνιο Πυρηνικές δυνάµεις Σχετικιστική κβαντική µηχανική Το ποζιτρόνιο υνάµεις ανταλλαγής Θεωρία Yukawa Λεπτόνια Παραδοξότητα (Strangeness) Οικογένειες στοιχειωδών σωµατίων Νόµοι διατήρησης και συµµετρίες Το Πρότυπο των κουάρκ Στατικά κουάρκ Το πρότυπο των παρτόνιων Το χρώµα και η ΚΧ Ενοποίηση: Το καθιερωµένο πρότυπο Η κβαντική ηλεκτροδυναµική Η ηλεκτρασθενής αλληλεπίδραση Ασυµπτωτική ελευθερία και παγίδευση των κουάρκ Το Καθιερωµένο Πρότυπο τα τελευταία 30 χρόνια Αναµενόµενη Νέα Φυσική - Υπερσυµµετρία Βιβλιογραφία

3 1. Λεπτόνια και Αδρόνια 1.1. Η προϊστορία Η ιστορία των στοιχειωδών σωµατιδίων έχει τις ρίζες της στην Αρχαία Ελληνική κοσµοθεωρία. Οι διακεκριµένοι ατοµικοί φιλόσοφοι ηµόκριτος και Λεύκιππος, πρώτοι διατύπωσαν, τον 5ο αιώνα π.χ. την άποψη ότι η ύλη αποτελείται από περαιτέρω αδιαίρετα συστατικά, τα οποία ονόµασαν α τοµα (µη τεµνόµενα ή άτοµα). Η µόνη ουσιαστική πρόοδος, που συνετελέσθη από την εποχή των ατοµικών φιλοσόφων, έγινε το 19ο αιώνα. Ήταν ο Πίνακας του Mendeleyev που έδωσε για πρώτη φορά ικανοποιητική εξήγηση στα τότε γνωστά φαινόµενα, τα οποία ήταν τα φαινόµενα της χηµείας. Ο Περιοδικός Πίνακας του Mendeleyev δείχνεται παρακάτω. Τα στοιχειώδη σωµάτια είναι για την ώρα τα άτοµα.

4 1.. Ηλεκτρόνιο και πυρήνας Οι επόµενοι µεγάλοι σταθµοί στην ιστορία των στοιχειωδών σωµατιδίων είναι η ταυτοποίηση του ηλεκτρονίου από τον J.J. Τhomson το Ο Thomson µάλιστα προσδιόρισε και το λόγο της µάζας προς φορτίο του ηλεκτρονίου και βρήκε την τιµή e/m = 1.8 x Cb/kg. Αξίζει να ανατρέξετε στην διάλεξη του ίδιου του Τhomson, όταν το 1906 τιµήθηκε µε το βραβείο Nobel JO S E P H J. T H O M S O N Carriers of negative electricity Nobel Lecture, December 11, 1906 Introductory In this lecture I wish to give an account of some investigations which have led to the conclusion that the carriers of negative electricity are bodies, which I have called corpuscles, having a mass very much smaller than that of the atom of any known element, and are of the same character from whatever source the negative electricity may be derived.. hence we are driven to the conclusion that the mass of the corpuscle is only about 1/1,700 of that of the hydrogen atom. Με την ανακάλυψη του ηλεκτρονίου δε φαίνεται πλέον πιθανό να είναι τα άτοµα στοιχειώδη σωµάτια. Η επικρατούσα αντίληψη, περιγράφεται από το πρότυπο Thomson. H ύλη αποτελείται από ηλεκτρόνια και από θετικά φορτία τα οποία κατανέµονται συνεχώς ως ένα θετικά φορτισµένο ηλεκτρικό ρευστό. Το συνολικό θετικό φορτίο είναι αντίθετο του φορτίου των ηλεκτρονίων. Η θεωρία συνδυάζει το συνεχές (θετικό ρευστό) µε το ασυνεχές (στοιχειώδες αρνητικό φορτίο (ηλεκτρόνια)). Το πρότυπο του ατόµου κατά Thomson κλονίστηκε αρκετά το 1908, όταν από πειράµατα των Geiger και Rutherford ανακαλύφτηκε ότι οι ακτίνες α, που είχαν βρεθεί στη φυσική ραδιενέργεια από τον Bequerel το 1896, δεν είναι παρά σωµάτια 4000 περίπου φορές βαρύτερα από το ηλεκτρόνιο και µε

5 φορτίο +e. Επιχείρησε, λοιπόν, ο Rutherford το 1911 να διερευνήσει πειραµατικά την ορθότητα του προτύπου Thomson. Στο εργαστήριο του Ernest Rutherford, οι Hans Geiger και Ernest Marsden (ο µόλις 0 ετών προπτυχιακός φοιτητής) πραγµατοποίησαν σειρά πειραµάτων µε σκοπό την µελέτη της σκέδασης σωµατίων άλφα πάνω σε λεπτά µεταλλικά φύλλα. Στα 1909 παρατήρησαν ότι σωµάτια άλφα παραγόµενα από ραδιενεργές διασπάσεις σκεδάζονταν ακόµη και σε γωνίες µεγαλύτερες από 90, το οποίο ήταν φυσικά αδύνατον εκτός και αν η συγκρουόντουσαν µε αντικείµενα τα οποία ήταν σαφώς βαρύτερα από αυτά. Αυτό οδήγησε τον Rutherford στο συµπέρασµα ότι το θετικό φορτίο του ατόµου είναι συγκεντρωµένο σε ένα συµπαγή µικρών διαστάσεων πυρήνα. Κατά την περίοδο µε την χρήση µιας «επιτραπέζιας» συσκευής, πραγµατοποίησαν «βοµβαρδισµό» µεταλλικών φύλλων µε υψηλής ενέργειας σωµάτια άλφα και µέτρησαν τον αριθµό των σκεδαζοµένων σωµατίων ως συνάρτηση της γωνίας σκέδασης. Rutherford and Geiger Πιο συγκεκριµένα στα πειράµατα αυτά χρησιµοποιήθηκαν σωµάτια α µε τα οποία βοµβαρδίστηκαν φύλλα χρυσού. Με βάση το πρότυπο του Thomson αναµένουµε

6 τα σωµάτια θα σκεδάζονται σε πολύ µικρές γωνίες σε σχέση µε την διεύθυνση της αρχικής δέσµης. α θ Αντίθετα οι Geiger and Marsden παρατήρησαν ότι ένα µικρό αλλά σηµαντικό ποσοστό σκεδαζόταν σε γωνίες µεγαλύτερες των 140 ο (Αντίθετα αν υποθέσουµε ότι τα θετικά φορτία είναι κατανεµηµένα όπως στο πρότυπο Thomson, τότε περιµένουµε η πιθανότητα να σκεδαστεί το σωµάτιο α σε γωνίες µεγαλύτερες των 90 ο να είναι της τάξης του ένας ασύλληπτα µικρός αριθµός!). Αυτό οδήγησε τον Rutherford να σηµειώσει ότι "It was quite the most incredible event that ever happened to me in my life. It was almost as incredible as if you had fired a 15-inch shell at a piece of tissue paper and it came back and hit you." Τα αποτελέσµατα ήταν σαφές ότι οδηγούσαν στην ιδέα ότι ένας µικρός και συµπαγής πυρήνας µε θετικό φορτίο και µάζα σαφώς µεγαλύτερη των σωµατίων άλφα ήταν το αντικείµενο από το οποίο σκεδάζονταν τα τελευταία. α θ Με βάση την κλασσική µηχανική και θεωρώντας την αλληλεπίδραση Coulomb µεταξύ των σωµατίων άλφα και του πυρήνα ο Rutherford πρότεινε την ακόλουθη έκφραση ( γνωστή και ως Rutherford formula)

7 1 zze π sinθ N( Θ) dθ= Iρt d Θ 4 4πε 0 Mυ sin ( Θ/) για τον αριθµό των σκεδαζόµενων α-σωµατίων ως συνάρτηση της γωνίας σκέδασης (επίσης Ι αριθµός α-σωµατίων t πάχος του φύλλου ρ πυκνότητα υλικού Μ,υ Μάζα και ταχύτητα α-σωµατίων). Η θεωρητική περιγραφή ταίριαξε σε απίστευτα µεγάλο βαθµό µε τα πειραµατικά δεδοµένα των Geiger-Marsden Η κβαντική θεωρία Τις τρεις πρώτες δεκαετίες του 0 ου αιώνα αναπτύχθηκε η κβαντική µηχανική δίνοντας απαντήσεις στα ερωτήµατα που έθεταν οι νέες ανακαλύψεις για την δοµή και τις φυσικές ιδιότητες του ατόµου. Ένας από τους πρωτεργάτες της νέας θεωρίας ο Niels Bohr στην οµιλία του στην απονοµή του βραβείου Nobel συνοψίζει τις γνωστές ιδέες που συνθέτουν την «παλιά» κβαντική θεωρία: NIELS BO H R The structure of the atom Nobel Lecture, December 11, 19 Ladies and Gentlemen. Today, as a consequence of the great honour the Swedish Academy of Sciences has done me in awarding me this year s Nobel Prize for Physics for my work on the structure of the atom, it is my duty to give an account of the results of this work and I think that I shall be acting in accordance with the traditions of the Nobel Foundation if I give this report in the form of a survey of the development which has taken place in the last few years within the field of physics to which this work belongs (I). Among the conceivably possible states of motion in an atomic system there exist a number of so-called stationary states which, in spite of the fact that the motion of the particles in these states obeys the laws of classical mechanics to a

8 considerable extent, possess a peculiar, mechanically unexplainable stability, of such a sort that every permanent change in the motion of the system must consist in a complete transition from one stationary state to another. (). While in contradiction to the classical electromagnetic theory no radiation takes place from the atom in the stationary states themselves, a process of transition between two stationary states can be accompanied by the emission of electromagnetic radiation, which will have the same properties as that which would be sent out according to the classical theory from an electrified particle executing an harmonic vibration with constant frequency. This frequency v has, however, no simple relation to the motion of the particles of the atom, but is given by the relation where h is Planck s constant, and E and E are the values of the energy of the atom in the two stationary states that form the initial and final state of the radiation process. Conversely, irradiation of the atom with electromagnetic waves of this frequency can lead to an absorption process, whereby the atom is transformed back from the latter stationary state to the former. Η µαθηµατική θεµελίωση της νέας θεωρίας θα επωφεληθεί τα µέγιστα από την εργασία του Erwin Schrödinger ο οποίος και θα διατυπώσει την οµώνυµη εξίσωση i t m Ψ = Ψ+ Ψ όπου η κυµατοσυνάρτηση Ψ( x, t) εµπεριέχει το σύνολο της πληροφορίας που είναι διαθέσιµη για το κβαντικό σύστηµα που περιγράφει. Φυσικά µεγέθη αναπαρίστανται µε (µαθηµατικούς) τελεστές, Ô, π.χ. p i, και οι αναµενόµενες τιµές τους δίνονται από Οι ιδιοκαστάσεις την χαµιλτονιανής ˆ 3 * Ψ O Ψ = dxψ ( x, t) OˆΨ( x, t). V Hˆ Ψ = E Ψ, n n n

9 συγκροτούν την βάση ενός διανυσµατικού χώρου απείρων διαστάσεων, χώρου Hilbert. Τέλος η χρονική εξέλιξη τους συστήµατος δίνεται από τον (µοναδιακό) τελεστή ( UU = 1) ˆ ( )/ 0 0 U Ψ t e Ψ t = Ψ t 0 ( ) ih t t ( ) ( ) Με την καθιέρωση της κβαντικής θεωρίας η µελέτη του µικρόκοσµου αποκτά τα αναγκαία στιβαρά επιστηµονικά θεµέλια. Οι προβλέψεις της νέας θεωρίας τυγχάνουν αποστοµωτικής επιβεβαίωσης, σε όλα τα πειράµατα που γίνονται, εδώ και πάνω από 100 χρόνια! 1.4. Το νετρόνιο Πυρηνικές δυνάµεις Με την καθιέρωση του προτύπου Rutherford για το άτοµο, το ερευνητικό ενδιαφέρον εστιάζεται στην µελέτη του πυρήνα. Στην αρχή διατυπώθηκε η υπόθεση ότι ο πυρήνας αποτελείται από πρωτόνια και ηλεκτρόνια 1. Με αυτό τον τρόπο δινόταν µια σχετικά λογικοφανής ερµηνεία των φορτίων και των µαζών των πυρήνων: π.χ. ο πυρήνας του Ηλίου, το γνωστό µας σωµάτιο άλφα, αποτελείτο από 4 πρωτόνια και ηλεκτρόνια, µε συνέπεια η µάζα του να είναι αφ ενός της τάξης των 4 µαζών του πυρήνα του υδρογόνου την ίδια στιγµή που το φορτίο του ήταν +. Αφού όµως 4 πρωτόνια και ηλεκτρόνια µπορούν να δηµιουργήσουν µια δέσµια κατάσταση όπως αυτή του σωµατίου άλφα, εύλογο ήταν ότι το ίδιο θα µπορούσε να συµβεί και µε ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο. Το υποτιθέµενο αυτό σωµάτιο, το νετρόνιο, θα είχε προφανώς φορτίο µηδενικό και µάζα παραπλήσια του πρωτονίου. ιάφοροι ερευνητές προσπάθησαν να ταυτοποιήσουν το νέο αυτό σωµάτιο χωρίς επιτυχία. Στα 1930, οι Γερµανοί φυσικοί Walther Bothe και Herbert Becker παρατήρησαν κάτι ασυνήθιστο: όταν βοµβάρδιζαν στόχο από Βeryllium (Α=4) µε σωµάτια άλφα, παραγόταν µια ακτινοβολία ουδέτερη ηλεκτρικά η οποία ήταν σε θέση να διαπεράσει φύλλα µολύβδου έως και 00 millimeters. Οι Bothe και Becker 1 ες την οµιλία του Rutherford (Bakerian Lecture).

10 υπέθεσαν ότι η ακτινοβολία αυτή αποτελούνταν από µεγάλης ενέργειας ακτίνες γάµα. Ο Chadwick ανέλυσε προσεκτικότερα τα αποτελέσµατα και κατέληξε στο συµπέρασµα ότι η ακτινοβολία αυτή δεν είναι δυνατόν να αποτελείται από ακτίνες γάµα. Μάλιστα σε πείραµα που σχεδίασε για τον σκοπό αυτό µπόρεσε να µετρήσει την µάζα των σωµατίων που συνθέτουν την ακτινοβολία αυτή και την βρήκε 938 +/- 1.8 MeV περίπου φορές την µάζα του πρωτονίου σε πολύ καλή συµφωνία µε την µάζα του νετρονίου όπως είναι γνωστή σήµερα. Η ανακάλυψη του νετρονίου άνοιξε τον δρόµο στην µελέτη των πυρηνικών δυνάµεων. Τον Ιούνιο του 193, µόλις 4 µήνες µετά την ανακοίνωση των αποτελεσµάτων του Chadwick, ο Heisenberg παρουσίασε τα πρώτα συµπεράσµατα του σχετικά µε την µελέτη των πυρηνικών δυνάµεων. Βασισµένος στην κβαντική µηχανική, παρουσίασε επιχειρήµατα που αµφισβητούσαν την παραδοχή ότι το νετρόνιο είναι µια δέσµια κατάσταση πρωτονίου-ηλεκτρονίου. Εισήγαγε µάλιστα για πρώτη φορά αλληλεπιδράσεις µεταξύ πρωτονίων και νετρονίων, κάνοντας µάλιστα χρήση της έννοιας του ισοτοπικού σπίν. Σύµφωνα µε αυτή την προσέγγιση το ισοτοπικό σπίν είναι µαθητικά ταυτόσηµο µε το γνωστό µας σπίν, µόνο που οι ιδιο-καταστάσεις της τρίτης συνιστώσας του ισοτοπικού σπιν είναι το πρωτόνιο και το νετρόνιο: έχουµε λοιπόν µια πρώτη ενοποίηση αυτών των σωµατιδίων, τα οποία είναι απλώς «προβολές» ενός αντικειµένου που ονοµάζεται νουκλεόνιο. Αργότερα µάλιστα, το 1936, οι Cassen και Condon εισήγαγαν την ισοτοπική συµµετρία, προτείνοντας ότι οι αλληλεπιδράσεις, p-p, n-n και n-p έχουν την ίδια ένταση και µορφή. Με τις εργασίες αυτές θεµελιώθηκε η πυρηνική ή ισχυρή αλληλεπίδραση. Ήδη στην πυρηνική φυσική έχετε εξοικειωθεί µε την µελέτη των αλληλεπιδράσεων αυτών, στην θεωρητική ερµηνεία των ιδιοτήτων του δευτερίου, στο πρότυπο των φλοιών, κ.λ.π Σχετικιστική κβαντική µηχανική Το ποζιτρόνιο

11 Σε µια παράλληλη εξέλιξη, ο P.A.M.Dirac, προσπάθησε να «παντρέψει» την κβαντική µηχανική µε την ειδική θεωρία της σχετικότητας. Άµεσος στόχος ήταν η κβαντική περιγραφή όταν σωµάτια, όπως π.χ. το ηλεκτρόνιο, εκινούντο µε ταχύτητες συγκρίσιµες µε την ταχύτητα του φωτός. Αφήνοντας τον ίδιο τον Dirac να µιλήσει: P AUL A. M. DIRAC Theory of electrons and positrons Nobel Lecture, December 1, 1933 Matter has been found by experimental physicists to be made up of small particles of various kinds, the particles of each kind being all exactly alike. I should like here to discuss the simpler kinds of particles and to consider what can be inferred about them from purely theoretical arguments. The simpler kinds of particle are: (i) the photons or light-quanta, of which light is composed; (ii) the electrons, and the recently discovered positrons (which appear to be a sort of mirror image of the electrons, differing from them only in the sign of their electric charge) ; (iii) the heavier particles - protons and neutrons. και παρακάτω

12 Η εξίσωση του Dirac, που δεν είναι τίποτε άλλο παρά η εξίσωση του Schrödinger, στην σχετικιστική της έκδοση, αποτέλεσε την απαρχή µια καινούργιας θεωρητικής βάσης, που είναι σήµερα γνωστή ως κβαντική θεωρία πεδίων και αποτελεί το κύριο υπόβαθρο µελέτης του κόσµου των στοιχειωδών σωµατιδίων µέχρι και σήµερα. Από φυσική άποψη, µεταξύ άλλων εισήγαγε την έννοια του αντι-σωµατιδίου, σωµατιδίου µε τα ίδια ακριβώς χαρακτηριστικά όπως το σωµατίδιο (µάζα, σπιν) αλλά αντίθετο φορτίο. Σηµειώστε ότι τον καιρό που διατυπώθηκε αυτή η εξίσωση δεν ήταν γνωστό κανένα τέτοιο αντι-σωµάτιο. Μερικά χρόνια αργότερα, ο C.D.Anderson, µελετώντας την κοσµική ακτινοβολία, ανακάλυψε το αντι-σωµάτιο του ηλεκτρονίου, που σήµερα ονοµάζεται ποζιτρόνιο. CARL D. ANDERSON The production and properties of positrons Nobel Lecture, December 1, 1936 Information of fundamental importance to the general problem of atomic structure has resulted from systematic studies of the cosmic radiation carried out by the Wilson cloud-chamber method. After Skobelzyn in 197 had first shown photographs of tracks of cosmic ray particles, Professor R. A. Millikan and the writer in the spring of 1930 planned a cloud-chamber apparatus suitable for

13 cosmic-ray studies, in particular to measure the energies of cosmic-ray particles by means of their curvatures in a strong magnetic field. The chamber, of dimensions 17 x 17 x 3 cm, was arranged with its long dimension vertical, and incorporated into a powerful electromagnet capable of maintaining a uniform magnetic field up to 4,000 gauss strength. Results were then obtained which could logically be interpreted only in terms of particles of a positive charge and a mass of the same order of magnitude as that normally possessed by the free negative electron. In particular one photograph (see Fig. 1) shows a particle of positive charge traversing a 6 mm plate of lead. If electronic mass is assigned to this particle its energy before it traverses the plate is 63 million electron-volts and after it emerges its energy is 3 million electronvolts. The possibility that this particle of positive charge could represent a proton is ruled out on the basis of range and curvature. A proton of the curvature shown after it emerges from the plate would have an energy of 00,000 electron-volts, and according to previously well-established experimental data would have a range of only 5 mm whereas the observed range was greater than 50 mm. The only possible conclusion seemed to be that this track, indeed, was the track of a positively charged electron.

14 Το αντι-πρωτόνιο δηλαδή το αντι-σωµάτιο του πρωτονίου ανακαλύφθηκε πολύ αργότερα το 1955 στο Πανεπιστήµιο της California, Berkeley, από τους φυσικούς Emilio Segrè και Owen Chamberlain, στους οποίους απενεµήθη το βραβείο Nobel το Στην οµάδα αυτή συµµετείχε και ο διακεκριµένος Έλληνας φυσικός (µεταπτυχιακός φοιτητής τότε) T. Ypsilantis υνάµεις ανταλλαγής Θεωρία Yukawa Τα πρώτα βήµατα για την διατύπωση της θεωρίας των πυρηνικών δυνάµεων έγιναν από τον Heisenberg, αµέσως µετά την ανακάλυψη του νετρονίου. Ο

15 Heisenberg διατύπωσε την υπόθεση ότι ο πυρήνας απαρτίζεται από πρωτόνια και νετρόνια. Εισήγαγε όπως ήδη έχουµε αναφέρει την έννοια του ισοτοπικού σπιν. Στη δηµοσίευση αυτή ο Heisenberg διατύπωσε την χαµιλτονιανή του συστήµατος ως εξής: κάνοντας χρήση των διδιάστατων πινάκων του ισοτοπικού σπιν, που δεν είναι τίποτε άλλο παρά οι γνωστοί σας πίνακες Pauli. Σε µια προσπάθεια να εξηγήσει σε ένα πιο θεµελιώδες επίπεδο την πυρηνική δύναµη ο Hideki Yukawa, πρότεινε αυτό που σήµερα είναι γνωστό ως θεωρία των µεσονίων. Η ιδέα είναι ότι όπως το φωτόνιο είναι ο φορέας της ηλεκτροµαγνητικής αλληλεπίδρασης, και η ανταλλαγή φωτονίων και άρα ενέργειας και ορµής µεταξύ δύο φορτισµένων σωµατίων αναπαριστά την εξασκούµενη δύναµη µεταξύ τους, έτσι και ένα νέο σωµάτιο, που σήµερα ονοµάζουµε π-µεσόνιο, είναι υπεύθυνο για την «αναπαράσταση» της πυρηνικής δύναµης. Στην πραγµατικότητα τα σωµάτια «ανταλλαγής» είτε φωτόνια είτε π- µεσόνια, είναι εν δυνάµει σωµάτια (virtual particles), δηλαδή κβαντικές καταστάσεις µε ενέργεια και ορµή που δεν ικανοποιεί την σχέση µάζαςενέργειας-, 4 E c p = m c, όπου m η µάζα ηρεµίας του εν λόγω σωµατιδίου, αλλά χαρακτηριζόµενες από τους ίδιους κβαντικούς αριθµούς των αντίστοιχων εν ενεργεία (real particles) σωµατιδίων, που οδηγούν στην αλλαγή της κατάστασης των σωµατίων που συµµετέχουν στην αλληλεπίδραση. Αναζητώντας την µορφή του στατικού δυναµικού µεταξύ των νουκλεονίων, στα πλαίσια της θεωρίας των µεσονίων, και σε ευθεία αναλογία µε το παράδειγµα του

16 ηλεκτροµαγνητικού πεδίου, ο Yukawa, µελέτησε την εξίσωση που ικανοποιεί το πεδίο των µεσονίων. Αφήνοντας τον ίδιο να µιλήσει: H I D E K I Y U K A W A Meson theory in its developments Nobel Lecture, December 1, 1949 The meson theory started from the extension of the concept of the field of force so as to include the nuclear forces in addition to the gravitational and electromagnetic forces. The necessity of introduction of specific nuclear forces, which could not be reduced to electromagnetic interactions between charged particles, was realized soon after the discovery of the neutron, which was to be bound strongly to the protons and other neutrons in the atomic nucleus. και συνεχίζοντας, Η πολλή σηµαντική συνεισφορά του Yukawa, είναι το γεγονός ότι συνδύασε την έννοια των δυνάµεων περιορισµένης εµβέλειας µε το γεγονός ότι οι φορείς αλληλεπίδρασης έχουν µη µηδενική µάζα ηρεµίας. Πράγµατι η αντίστοιχη

17 εξίσωση του ηλεκτροστατικού πεδίου Φ = () r 0έχει ως λύση το γνωστό σας ηλεκτροστατικό δυναµικό Coulomb V() r εµβέλειας, ενώ η αντίστοιχη εξίσωση για το π-µεσόνιο 1 το οποίο είναι δυναµικό άπειρης r Φ κ Φ = ( r) ( r ) 0 έχει ως λύση δυναµικό περιορισµένης εµβέλειας (λόγω του εκθετικού παράγοντα) 1 κ r V() r e. Η µάζα του π-µεσονίου συνδέεται λοιπόν µε την εµβέλεια της r αλληλεπίδρασης (της τάξης µεγέθους των διαστάσεων του πυρήνα) και υπολογίζεται να είναι mπ = 00 m e, όπου m e η µάζα του ηλεκτρονίου. Η θεωρία των µεσονίων έχει και άλλες σηµαντικές διαφορές από την ηλεκτροµαγνητική αλληλεπίδραση. Πρώτα απ όλα, αν και οι δυνάµεις ανταλλαγής µεταξύ πρωτονίου-πρωτονίου και νετρονίου-νετρονίου µπορούν να περιγραφούν µε σωµάτια ουδέτερα, 0 π, τα σωµάτια υπεύθυνα για την αλληλεπίδραση πρωτονίου- νετρονίου πρέπει να είναι φορτισµένα, π ±. Επίσης σε αντίθεση µε τα φωτόνια που έχουν σπιν, S = 1, τα π-µεσόνια έχουν S = 0. Την εποχή που ο Yukawa διατύπωνε την θεωρία αυτή δεν ήταν γνωστό κανένα σωµάτιο µε µάζα ηρεµίας, µεταξύ του ηλεκτρονίου πρωτονίου mp me = 0.5 MeV / c και του = 938 MeV / c. Μόλις το 1947, ο Powell και οι συνεργάτες του κατάφεραν να ταυτοποιήσουν σε πειράµατα µε κοσµικές ακτίνες, τα φορτισµένα π-µεσόνια.

18 Εν τω µεταξύ µε την ανάπτυξη των επιταχυντικών διατάξεων και πιο συγκεκριµένα του κυκλοτρονίου των 184 ιντσών (δες φωτογραφία) στο Berkeley, USA, έγινε δυνατή η παραγωγή των ουδετέρων µεσονίων, χρησιµοποιώντας δέσµη πρωτονίων ενέργειας ~340 MeV. Τι είναι όµως το κυκλοτρόνιο? Το κυκλοτρόνιο είναι ένας κυκλικός επιταχυντής ο οποίος αποτελείται από δύο κοιλότητες (µε κίτρινο χρώµα) σε σχήµα D (Dee). Τα φορτισµένα σωµάτια παράγονται από µια πηγή στο κέντρο της διάταξης και επιταχύνονται κάθε φορά που βρίσκονται στο κενό µεταξύ των δύο κοιλοτήτων χάριν στην εφαρµογή ενός εναλλασσόµενου ηλεκτρικού δυναµικού. Η όλη διάταξη βρίσκεται σε σταθερό µαγνητικό πεδίο κάθετο στο επίπεδο του σχήµατος, το οποίο χρησιµοποιείται για να διατηρεί τα επιταχυνόµενα σωµάτια σε ελικοειδή τροχιά. Στο τέλος της επιτάχυνσης η δέσµη κατευθύνεται στον στόχο (Target). Ακολουθεί φωτογραφία του κυκλοτρονίου των 184 ιντσών στο Berkeley

19 Τα ουδέτερα πιόνια διασπώνται σε δύο φωτόνια τα οποία µε την σειρά τους ταυτοποιούνται µέσω της διάσπασης σε ηλεκτρόνιο-ποζιτρόνιο (δες σχήµα). Στο παραπάνω σχήµα µε τις κίτρινες γραµµές αναπαρίστανται τα φωτόνια, ενώ µε τις κόκκινες τα ζεύγη ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου. Μέσω της καµπύλωσης των τροχιών των e ± είναι δυνατόν να µετρήσουµε την ορµή τους, και άρα να υπολογίσουµε την ορµή των φωτονίων και την αναλλοίωτη µάζα του τους, που 0 δεν είναι τίποτε άλλο παρά µια πολύ καλή προσέγγιση της µάζας του π. Η µάζα του 0 π εκτιµήθηκε ~ 135 MeV / c. Ο θρίαµβος της θεωρίας του Yukawa ήταν γεγονός! Ο δρόµος για την συστηµατική µελέτη των π-µεσονίων είχε ανοίξει για τα καλά. Μελετώντας την αντίδραση p + p π + + d, όπου d ο πυρήνας του δευτερίου 1 H καθώς και την αντίστροφη αντίδραση π + + d p+ p είναι δυνατόν να εξάγει κανείς το συµπέρασµα ότι το σπιν του π-µεσονίου είναι S = 0. Μέσω δε

20 της αντίδρασης π + d n+ n να αποφανθεί επίσης για την εσωτερική οµοτιµία (intrinsic parity) του, που είναι αρνητική. Καταλήγουµε λοιπόν σε τρεις καταστάσεις + 0 π, π, π που έχουν περίπου την ίδια µάζα, και συµπεριφέρονται µε τον ίδιο τρόπο όσον αφορά στις ισχυρές αλληλεπιδράσεις. Είναι λοιπόν φυσικό να θεωρήσουµε τις καταστάσεις αυτές σαν τις τρεις προβολές µιας και της αυτής οντότητας, µε ισοτοπικό σπιν T = 1. Μάλιστα αυτό µας επιτρέπει να καταλήξουµε σε µια σχέση που συνδέει το φορτίο µε την τρίτη συνιστώσα του ισοτοπικού σπιν, T z, Q= Tz + B/, όπου B ο βαρυονικός αριθµός. Πράγµατι για το πρωτόνιο T z = + 1/ και B = 1, ενώ για το νετρόνιο T z = 1/ και B = 1, ενώ για τα πιόνια T z = 1, T z = + 1 και T z = 0 για + 0 τα π, π, π, αντίστοιχα ενώ B = 0. Ο βαρυονικός αριθµός, διατηρείται σε όλες της γνωστές αλληλεπιδράσεις και ταξινοµεί τα ισχυρά αλληλεπιδρώντα σωµάτια, τα αδρόνια, σε βαρυόνια (φερµιόνια) µε B = 1 και τα µεσόνια(µποζόνια) µε B = 0. Ένα άλλο χαρακτηριστικό µέγεθος είναι και ο χρόνος ζωής (lifetime) των π- µεσονίων. Έτσι τα ουδέτερα π-µεσόνια, όπως ήδη έχουµε συζητήσει διασπώνται σε δύο φωτόνια 0 16 π γ µε χαρακτηριστικό χρόνο 10 sec. Το µέγεθος αυτό είναι χαρακτηριστικό των ηλεκτροµαγνητικών αλληλεπιδράσεων, και είναι σαφώς µεγαλύτερο από το αντίστοιχο των ισχυρών αλληλεπιδράσεων που είναι 3 της τάξης των 10 sec. Εξαρτάται δε από την ισχύ της αλληλεπίδρασης και από την εµβέλεια της. Αντίθετα τα φορτισµένα π-µεσόνια τα οποία διασπώνται µέσω της αντίδρασης π + µ + + νµ, έχουν χρόνο ζωής της τάξης των 8 10 sec γεγονός που υποδηλώνει ότι η αλληλεπίδραση που είναι υπεύθυνη για την διάσπαση τους δεν µπορεί να είναι ούτε η ισχυρή ούτε η ηλεκτροµαγνητική. Πράγµατι όπως θα δούµε και παρακάτω, η αλληλεπίδραση αυτή είναι η ασθενής αλληλεπίδραση, η ίδια που βρίσκεται πίσω από την β-διάσπαση των ραδιενεργών πυρήνων.,

21 1.7. Λεπτόνια Μετά την διατύπωση της θεωρίας του Yukawa, τα πρώτα νέα σωµατίδια που ανακαλύφθηκαν σε ένα ακόµη παιγνίδι της ιστορίας ήταν τα µιόνια από τους C.D. Anderson και S.H. Neddermeyer το 1936 σε πειράµατα κοσµικών ακτίνων. Επειδή η µάζα τους εκτιµήθηκε της τάξης 106MeV / c, στην αρχή θεωρήθηκαν ότι αντιστοιχούν στα σωµάτια που είχε προβλέψει η θεωρία του Yukawa. Μάλιστα επειδή η µάζα τους ήταν ενδιάµεση µεταξύ του πρωτονίου και του ηλεκτρονίου, πήραν το αρχικό τους όνοµα, mesotron (µέσος). Η περαιτέρω µελέτη όµως των ιδιοτήτων τους έδειξε ότι η αλληλεπίδραση τους µε την ύλη ήταν τόσο ασθενής που δεν µπορούσε να αποδοθεί σε σωµάτιο που συµµετέχει στις ισχυρές αλληλεπιδράσεις. Αν και η σύγχυση παρέµεινε µέχρι την ανακάλυψη των π-µεσονίων δέκα χρόνια αργότερα, σήµερα γνωρίζουµε ότι τα µιόνια µ ±, συµµετέχουν στις ηλεκτροµαγνητικές και ασθενείς αλληλεπιδράσεις και µαζί µε τα ηλεκτρόνια κατατάσσονται στην οικογένεια των λεπτονίων. Είναι και αυτά φερµιόνια µε σπιν S = 1/, ακριβώς όπως και τα ηλεκτρόνια, ενώ διαφέρουν σηµαντικά όσον αφορά στην µάζα τους. Το µ + είναι τι αντι-σωµάτιο του µ, όπως ακριβώς συµβαίνει µε το ζεύγος ποζιτρόνιο-ηλεκτρόνιο. Σε αντίθεση όµως µε το ηλεκτρόνιο το µιόνιο είναι ασταθές και διασπάται ως: Τι είναι όµως τα ν µ, ν e? µ + ν + ν. e µ e Κάνοντας µια µικρή ιστορική παρέκκλιση είναι χρήσιµο να πάµε µερικά χρόνια πίσω και στην διατύπωση της υπόθεσης του νετρίνο. Πράγµατι στις β-διασπάσεις, κατά τις οποίες ένα νετρόνιο στον πυρήνα µετατρέπεται σε ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο ακτινοβολείται, n p+ e, η µετρούµενη ενέργεια των τελευταίων βρέθηκε να λαµβάνει τιµές από µια συνεχή κατανοµή, γεγονός που υποδηλώνει την ύπαρξη ενός ακόµη σωµατίου. Ο Wolfgang Pauli, το 1930 διατύπωσε την υπόθεση ότι ένα ακόµη σωµάτιο συµµετέχει στην τελική κατάσταση, το νετρίνο.

22 Για την ακρίβεια ο Pauli ονόµασε το σωµάτιο αυτό neutron, και αργότερα ο Enrico Fermi, του έδωσε το σηµερινό του όνοµα, αφού πρώτα το όνοµα νετρόνιο, χρησιµοποιήθηκε για το γνωστό µας νουκλεόνιο. Έτσι η πλήρης αντίδραση γράφεται n p e ν e και αντίστοιχα, p n e ν e + +, όπου µε ν e αναπαριστούµε το αντι-νετρίνο. Η ανάλυση των ιδιοτήτων του, καταλήγει στο συµπέρασµα ότι πρόκειται για φερµιόνο µε σπιν S = 1/ και µε µάζα σχεδόν µηδενική. Τα νετρίνα, όπως και οι φορτισµένοι εταίροι τους, ηλεκτρόνιο και µιόνιο, δεν συµµετέχουν στις ισχυρές αλληλεπιδράσεις και άρα κατατάσσονται και αυτά στα λεπτόνια. Βέβαια, η µελέτη των νετρίνων αποδείχτηκε εξαιρετικά δύσκολη υπόθεση, αφού έχοντας µηδενικό φορτίο η αλληλεπίδραση τους µε την ύλη είναι εξαιρετικά ασθενής γεγονός που κάνει την ανίχνευση τους ιδιαίτερα δύσκολη. Η χρησιµοποίηση του δείκτη e στο ν e µας υποδηλώνει ότι το νετρίνο αυτό είναι διακριτό από το ν µ. Η διάκριση των νετρονίων µεταξύ τους έγινε δυνατή πολύ αργότερα όταν ο 196 οι µεταξύ άλλων, Leon M. Lederman, Melvin Schwartz και Jack Steinberger, οι οποίοι τιµήθηκαν µε το βραβείο Nobel το 1988, σε πειράµατα στο Brookhaven, N.Y., USA µε τον επιταχυντή AGS (Alternating Gradient Synchrotron), επιβεβαίωσαν την διάκριση µεταξύ ν e, του νετρίνου που συµµετέχει στην β-διάσπαση και του ν µ που προέρχεται από την διάσπαση + + π µ + ν µ.

23 Το Synchrotron είναι ένας τύπος κυκλικού επιταχυντή ο οποίος χρησιµοποιεί ηλεκτρικά και µαγνητικά πεδία σε συγχρονισµό έτσι ώστε να επιτυγχάνει επιτάχυνση των φορτισµένων σωµατιδίων, διατηρώντας τα σε σταθερή κυκλική τροχιά. Τα τελευταία χρόνια όλοι οι κυκλικοί επιταχυντές ανήκουν στην κατηγορία αυτή. Ήδη λοιπόν στην δεκαετία του 1960 είχε αποτυπωθεί η δοµή της «οικογένειας» των λεπτονίων, e ν µ ν e µ Μια νέα γενιά λεπτονίων ήρθε να προστεθεί το 1975, µε την ανακάλυψη του λεπτονίου τ, µε την χρήση του νέου κυκλικού επιταχυντή SPEAR στο SLAC. Οι αντιδράσεις που λαµβάνουν χώρα αναφέρονται στην παραγωγή ζεύγους τ- λεπτονίων + + e + e τ + τ ακολουθούµενες από τη διάσπαση του τ-λεπτονίου

24 τ + µ και τ e τ µ ν ν Η µάζα των τ-λεπτονίων είναι 1777 MeV / c. τ e + ν + ν Έτσι οι γενιές λεπτονίων συµπληρώνονται µε την τρίτη γενιά e µ τ ν e ν µ ντ και αποτελούν το σύνολο των λεπτονίων που γνωρίζουµε σήµερα. Επειδή τα λεπτόνια είναι φερµιόνια και παράγονται σε ζεύγη σωµατίουαντισωµατίου, ο αριθµός τους παραµένει σταθερός. Αυτό µας επιτρέπει να εισάγουµε νέους κβαντικούς αριθµούς, ονοµαζόµενους λεπτονικούς αριθµούς, και συγκεκριµένα τους ηλεκτρονικό, µιονικό και τ-λεπτονικό αριθµό, Le, Lµ, Lτ, οι οποίοι διατηρούνται σε όλες τις ως τώρα γνωστές µας αλληλεπιδράσεις. Στον πίνακα βλέπουµε το πως ορίζονται οι λεπτονικοί αριθµοί για τα διάφορα λεπτόνια e ν µ ν τ ν e µ τ L L L e µ τ ενώ τα αντισωµάτια τους έχουν αντίθετους λεπτονικούς αριθµούς. Και βέβαια σε κάθε αντίδραση ισχύει: () i () i () i ile ilµ ilτ η = η = η = 0, όπου το άθροισµα εκτείνεται σε όλα τα σωµάτια που συµµετέχουν στην αλληλεπίδραση και η i + 1 αρχική κατάσταση =. 1 τελική κατάσταση

25 1.8. Παραδοξότητα (Strangeness) Την χρονιά που ανακαλύφθηκε το π-µεσόνιο σε πειράµατα κοσµικών ακτίνων, µια παράξενη κατηγορία γεγονότων έκανε επίσης την εµφάνιση της. Πρόκειται για γεγονότα που ονοµάστηκαν τύπου V, µε βάση το σχήµα που εµφάνιζαν στους θαλάµους φυσαλίδων που εχρησιµοποιούντο ως ανιχνευτές. Στο σχήµα βλέπουµε ένα τέτοιο γεγονός που αντιστοιχεί στην αντίδραση τα οποία στην συνέχεια διασπώνται σε π + p K +Λ K π π + και 0 Λ π + p Η παραπάνω αντίδραση έγινε δυνατόν να µελετηθεί συστηµατικά στον επιταχυντή Cosmotron, του Brookhaven, το Το Cosmotron είναι ένα ειδικά σχεδιασµένο συγχροτρόνιο πρωτονίων µε ενέργειες έως 3.3 GeV.

26 Το χαρακτηριστικό των αντιδράσεων αυτών ήταν ότι η παραγωγή των νέων σωµατίων επιτυγχάνετο µέσω των ισχυρών αλληλεπιδράσεων, ενώ η επακόλουθη διάσπαση τους γινόταν µέσω της ασθενούς αλληλεπίδρασης µε χρόνους ζωής της τάξης του τάξης του sec. Οι ρυθµοί παραγωγής και διάσπασης είχαν διαφορά της ( ο ρυθµός διάσπασης µικρότερος κατά σε σχέση µε τον ρυθµό παραγωγής), γεγονός που οδήγησε στην υιοθέτηση του ονόµατος «παράδοξα»-strange! Οι Murray Gell-Mann και Kazuhiko Nishijima, πρότειναν την εισαγωγή ενός νέου κβαντικού αριθµού, της παραδοξότητας S, ο οποίος λαµβάνει την τιµή 0 για τα µέχρι τότε γνωστά αδρόνια, π, p, n κλπ, ενώ έχει την τιµή S =+ 1 για το 0 K και S = 1 για το 0 Λ, και ο αριθµός αυτός διατηρείται στις ισχυρές αλληλεπιδράσεις. Προφανώς η παραδοξότητα δεν διατηρείται στις διασπάσεις τους! Το 0 Λ έχει µάζα m 0 Λ = 1116 MeV / c. Η διατήρηση του βαρυονικού αριθµού στην διάσπαση του, 0 Λ π + p, µας οδηγεί στο συµπέρασµα ότι το 0 Λ είναι βαρυόνιο, µε B =+ 1. Επίσης η ανάλυση των πειραµατικών δεδοµένων οδηγεί στο συµπέρασµα ότι είναι φερµιόνιο και µάλιστα το σπιν του είναι όπως του νετρονίου 1/. Το καόνιο 0 K, φαίνεται να είναι µεσόνιο. Τα δεδοµένα των πειραµάτων ανέδειξαν την ύπαρξη των φορτισµένων καονίων, K ±, καθώς και του αντισωµατίου του και 0 K, 0 K, µε µάζες m = m = 498 MeV / c 0 0 K K mk ± = 494 MeV / c Η µελέτη των δυνατών τιµών του ισοτοπικού σπιν για τα νέα αυτά σωµάτια µε βάση τις αντιδράσεις παραγωγής και διάσπασης τους, οδηγεί κατ αρχήν στην

27 υιοθέτηση του T = T z = 0 για το 0 Λ. Για τα καόνια, από την αντίδραση 0 0 π + p K +Λ και από την διατήρηση του ισοτοπικού σπιν στις ισχυρές αλληλεπιδράσεις, οι δυνατές τιµές είναι T = 1/ και T = 3/. Η T = 3/ θα µας οδηγούσε σε τέσσερις διαφορετικές καταστάσεις φορτίου, ενώ όπως είπαµε παρατηρούµε µόνο τρεις, Q = 1,0, + 1. Αναπόφευκτα, καταλήγουµε στην T = 1/. Πιο αναλυτικά έχουµε T = 1/, T z = 1/ για το 0 K και T = 1/, T z =+ 1/ για το K +. Αντίστοιχα T = 1/, T z =+ 1/ για το 0 K και T = 1/, T z = 1/ για το K. Προσέξτε ότι σε αντίθεση µε το π-µεσόνιο για το οποίο το 0 π ταυτίζεται µε το αντισωµάτιο του, για το αφού η τιµή της παραδοξότητας SK 0 ( ) 1 έχει αντίθετη τιµή και άρα να είναι διαφορετικό σωµάτιο! 0 K αυτό δεν είναι δυνατόν = +, και το αντισωµάτιο του οφείλει να Η σχέση Gell-Mann Nishijima µας δίνει τώρα µια γενίκευση της σχέσης φορτίου και ισοτοπικού σπιν. Πράγµατι B + S Q= Tz + όπου έχουµε εισάγει και την παραδοξότητα σε ευθεία αναλογία µε τον βαρυονικό αριθµό. Η διάσπαση των παράδοξων σωµατίων δεν µπορεί να ερµηνευθεί στα πλαίσια των ισχυρών αλληλεπιδράσεων. Υποψήφια λοιπόν αλληλεπίδραση είναι η ασθενής αλληλεπίδραση. Όµως σε αντίθεση µε ότι γνωρίζαµε µέχρι τώρα έχουµε µια νέα «κατηγορία» ασθενών αλληλεπιδράσεων που δεν συµπεριλαµβάνουν λεπτόνια. Παραδείγµατα τέτοιων αντιδράσεων είναι 0 Λ π + p και 0 0 Λ π + n. Με βάση τους γνωστούς µας κβαντικούς αριθµούς καταλήγουµε στο συµπέρασµα ότι η παραδοξότητα παραβιάζεται στις ασθενείς αλληλεπιδράσεις και µάλιστα κατά µια µονάδα, δηλαδή S = 1. Και βέβαια η παραβίαση της παραδοξότητας σηµαίνει και παραβίαση της συνιστώσας του ισοτοπικού σπιν, T z = 1/. Ο ίδιος κανόνας εφαρµόζεται και στην περίπτωση

28 των καονίων, +. ιασπάσεις µε συµµετοχή λεπτονίων, είναι επίσης 0 + K π π δυνατές όπως στην περίπτωση K π + e + ν. Ο κανόνας S = εφαρµόζεται και στην περίπτωση αυτή και βέβαια η παρουσία του νετρίνο είναι το «σήµα κατατεθέν» της ασθενούς αλληλεπίδρασης. e 0 0 Αν και τα K και Λ ήταν τα πρώτα παράδοξα σωµάτια που παρατηρήθηκαν, στην συνέχεια ανακαλύφθηκαν µια σειρά από παρόµοια σωµάτια. Πολλά από αυτά είναι φερµιόνια/βαρυόνια και ονοµάζονται υπερόνια (hyperons). Στο επίπεδο S = 1, έχουµε τρία ακόµη υπερόνια, ± Σ, τριάδα µε ισοτοπικό σπιν T = 1 µε µάζες της τάξης των 0 Σ τα οποία συγκροτούν µια 1190 MeV / c. Στο επίπεδο S = έχουµε µια δυάδα µε ισοτοπικό σπιν T = 1/, τα σωµάτια Ξ, 0 Ξ, Ξ µε µάζες της τάξης των 130 MeV / c. Τέλος για S = 3 έχουµε το σωµάτιο Ω, µε ισοτοπικό σπιν T = 0 και µάζα ~ 1670 MeV / c Οικογένειες στοιχειωδών σωµατίων Με την πρόοδο των ερευνών η εικόνα που διαµορφώνεται για τα στοιχειώδη σωµάτια µπορεί να αποδοθεί στον παρακάτω πίνακα, όπου παρουσιάζονται τα πλέον χαρακτηριστικά σωµατίδια, και οι ιδιότητες τους όπως η µάζα, ο χρόνος ζωής, το σπιν, οι λεπτονικοί αριθµοί, ο βαρυονικός αριθµός, η οµοτιµία, το ισοτοπικό σπιν και η τρίτη του συνιστώσα και η παραδοξότητα.

29 Τα λεπτόνια και τα βαρυόνια έχουν όλα τα αντι-σωµάτια τους τα οποία δεν αποτυπώνονται στον παραπάνω πίνακα. Ο γενικός κανόνας είναι ότι έχουν αντίθετο φορτίο, ίδιο σπιν. Για τα λεπτόνια αντίθετους λεπτονικούς αριθµούς. Για τα βαρυόνια αντίθετο βαρυονικό αριθµό, αντίθετη οµοτιµία, ίδιο ισοτοπικό σπιν, αντίθετη την τρίτη συνιστώσα του ισοτοπικού σπιν, και την παραδοξότητα. Έχουν την ίδια µάζα και τον ίδιο χρόνο ζωής. Για τα µεσόνια, που είναι µποζόνια, τα αντισωµάτια έχουν περιληφθεί στον πίνακα. Εκτός από την οµοτιµία ο γενικός κανόνας για τα αντισωµάτια ισχύει και εδώ. Υπάρχουν βέβαια και εκείνα για τα οποία σωµάτιο και αντι-σωµάτιο 0 ταυτίζονται όπως για το π και το γ.

30 Υπάρχουν βέβαια και µια πλειάδα άλλων σωµατίων που διασπώνται κυρίως µέσω της ισχυρής αλληλεπίδρασης και έχουν εξαιρετικά µικρούς χρόνους ζωής. Τα σωµάτια αυτά ονοµάζονται και συντονισµοί, αφού εµφανίζονται ως τέτοιοι όταν µελετάµε την εξάρτηση της ενεργού διατοµής από την ενέργεια. Χαρακτηριστικό παράδειγµα η µελέτη της ελαστικής σκέδασης παρακάτω σχήµα. π p, όπως φαίνεται και στο Αν υποθέσουµε ότι ο συντονισµός περιγράφεται από µια συνάρτηση της µορφής 1 (( E E0) +Γ / 4) µε E 0 ~ 13 MeV, τότε το πλάτος του συντονισµού µπορεί να συσχετισθεί µέσω της αρχής της αβεβαιότητας του Heisenberg, µε τον χρόνο ζωής του συντονισµού, τ ~ / Γ. Έτσι για Γ ~ 10 MeV βρίσκουµε τ 3 ~10 sec. Το σωµάτιοσυντονισµός που παράγεται ονοµάζεται συντονισµός δέλτα και σηµειώνεται ως (13). Οι κβαντικοί αριθµοί που το χαρακτηρίζουν είναι: σπιν 3/, βαρυονικός αριθµός 1, οµοτιµία θετική, ισοτοπικό σπιν 3/ και παραδοξότητα 0. Η µάζα του εκφράζεται ως 13 ± 60 MeV.

31 Η ενεργός διατοµή, σ, ορίζεται ως ο ρυθµός µεταπτώσεων από µια αρχική κατάσταση i σε µια τελική κατάσταση f, ανά µονάδα ροής της προσπίπτουσας δέσµης σωµατιδίων, και ανά σωµάτιο στόχου. Αν λοιπόν έχουµε για παράδειγµα, µια αντίδραση A + B C+ D, τότε η διαφορική ενεργός διατοµή dσ, δίνεται από 1 dσ = M fi dlips( s; pc, pd) E E υ όπου υ, σχετική ταχύτητα του A ως προς το B, και A B d p d p C D Lips( ; C, D) = ( π) δ ( A + B C D) ( ) 3 ( ) 3 π EC π ED d s p p p p p p είναι ο αναλλοίωτος χώρος των φάσεων (Lorentz invariant phase space), που ουσιαστικά µας περιγράφει την πυκνότητα των τελικών καταστάσεων στο χώρο των φάσεων (ορµής). Τέλος το στοιχείο πίνακα M fi, υπολογίζεται µε βάση του κανόνες της κβαντικής θεωρίας και σχετίζεται µε πλάτος µετάβασης από την αρχική στην τελική κατάσταση. Η ενεργός διατοµή είναι το θεµελιώδες µετρήσιµο µέγεθος σε πειράµατα σκέδασης κατά το οποία η αρχική κατάσταση αφορά δέσµες σωµατίων µε πολύ καλά καθορισµένη (τετρα-)ορµή και η τελική κατάσταση από σωµάτια που αφήνουν τα ίχνη τους στους ανιχνευτές του πειράµατος, και από τα οποία είναι συνήθως δυνατό να υπολογίζονται, µε ακρίβεια χαρακτηριστική του κάθε πειράµατος, η ενέργεια, η ορµή τους και η κβαντική τους «ταυτότητα» (φορτίο, κλπ). Μια άλλη κατηγορία επίσης σωµατίων που δεν περιελήφθησαν στον πίνακα είναι τα διανυσµατικά µεσόνια. Σε αντίθεση µε τα π-µεσόνια ή τα Κ-µεσόνια είναι σωµάτια µε σπιν 1. Παράδειγµα τέτοιου σωµατίου είναι το ρ-µεσόνιο, το οποίο παράγεται και διασπάται µέσω της αντίδρασης π ρ π π p + n + + n Η µέτρηση των ορµών µας δίνει την µάζα του ρ-µεσονίου 769 ± 77 MeV / c. Οι κβαντικοί αριθµοί που το χαρακτηρίζουν είναι: σπιν 1, βαρυονικός αριθµός 0,

32 οµοτιµία αρνητική, ισοτοπικό σπιν 1 και παραδοξότητα 0. Στην συνέχεια έχουµε το διανυσµατικό µεσόνιο το ω µε µάζα 783± 5 MeV / c και ισοτοπικό σπιν 0, καθώς και το µεσόνιο φ, ταυτόσηµο ως προς τους κβαντικούς του αριθµούς µε το ω, αλλά µε µάζα 100 ± MeV / c. Τα διανυσµατικά µποζόνια, µεταξύ άλλων φαίνεται να παίζουν σηµαντικό ρόλο στην πυρηνική δύναµη, στα πλαίσια του προτύπου των δυνάµεων ανταλλαγής, και ιδιαίτερα το µεσόνιο ω το οποίο ευθύνεται για την µικρής εµβέλειας απωστική συνιστώσα της πυρηνικής δύναµης Νόµοι διατήρησης και συµµετρίες Μέχρι τώρα περιδιαβήκαµε την σύγχρονή ιστορική διαδροµή µέχρι τα µέσα της δεκαετίας του 1970 της φυσικής των στοιχειωδών σωµατίων, και γνωρίσαµε πολλά νέα σωµάτια τα οποία είναι ασταθή και διασπώνται µέσω της ισχυρής, της ηλεκτροµαγνητικής και της ασθενούς αλληλεπίδρασης. Αυτές οι 3 αλληλεπιδράσεις µαζί µε την βαρύτητα συνιστούν το σύνολο των γνωστών µας ακόµη και σήµερα αλληλεπιδράσεων. Στον παρακάτω πίνακα συνοψίζουµε τις βασικές τους ιδιότητες (στην συνέχεια θα γνωρίσουµε και την πιο σύγχρονη εκδοχή τους). Όνοµα Ένταση Φορέας πεδίου Όνοµα Μάζα Σπιν Εύρος Ισχυρή-Πυρηνική 1 π-µεσόνιο 15 ~10 MeV/c 0 ~10 m Ηλεκτροµαγνητική 10 φωτόνιο 0 1 (~ 1/ r) Ασθενής ενδιάµεσα 5 ~10 MeV/c 1 18 ~10 m µποζόνια Βαρυτική βαρυτόνιο 0 1 (~ 1/ r)

33 Εξ άλλου στον πίνακα που ακολουθεί αποτυπώνονται τα διάφορα φυσικά µεγέθη και οι ιδιότητες τους σε σχέση µε τις 3 αλληλεπιδράσεις που διαµορφώνουν τον µικρόκοσµο. ιατηρήσιµο µέγεθος Ισχυρή Ηλεκτροµαγνητική Ασθενής Ενέργεια E ΝΑΙ ΝΑΙ ΝΑΙ Ορµή p ΝΑΙ ΝΑΙ ΝΑΙ Στροφορµή L ΝΑΙ ΝΑΙ ΝΑΙ Φορτίο Q ΝΑΙ ΝΑΙ ΝΑΙ L ΝΑΙ ΝΑΙ ΝΑΙ e L µ ΝΑΙ ΝΑΙ ΝΑΙ L τ ΝΑΙ ΝΑΙ ΝΑΙ Βαρυονικός B ΝΑΙ ΝΑΙ ΝΑΙ Ισοτοπικό σπιν I ΝΑΙ ΟΧΙ ΟΧΙ Προβολή I z ΝΑΙ ΝΑΙ ΟΧΙ Παραδοξότητα ΝΑΙ ΝΑΙ ΟΧΙ ( S = 1) Οµοτιµία P ΝΑΙ ΝΑΙ ΟΧΙ Συζυγία φορτίου C ΝΑΙ ΝΑΙ ΟΧΙ Αντιστροφή χρόνου T (CP ) ΝΑΙ ΝΑΙ ΝΑΙ (εκτός K K ) 0 0 Η διατήρηση της ενέργειας, της ορµής, της στροφορµής, της οµοτιµίας, έχουν άµεση σχέση µε συµµετρίες του χωρόχρονου. Κάθε νόµος αναλλοιώτητας, δηλαδή κάθε νόµος διατήρησης, σχετίζεται µε µια οµάδα µετασχηµατισµών στον χώρο και τον χρόνο. Η διατήρηση της ορµής εδράζεται στην αναλλοιώτητα των αλληλεπιδράσεων σε µετασχηµατισµούς χωρικών µετατοπίσεων. Η διατήρηση της στροφορµής σχετίζεται µε τους µετασχηµατισµούς στροφής. Ενώ η ενέργεια µε τους µετασχηµατισµούς χρονικών µετατοπίσεων. Για να αποκτήσετε µια ιδέα των όσων συζητάµε, απλά ανατρέξτε στην περίπτωση του ατόµου του υδρογόνου,

34 και του γεγονότος ότι το δυναµικό αλληλεπίδρασης εξαρτάται µόνο από την απόσταση r, V(r), και άρα παραµένει αναλλοίωτο σε µετασχηµατισµούς στροφής, ri Rijr j. Τέλος η διατήρηση της οµοτιµίας, η οποία είναι ιδιαίτερα χρήσιµο µέγεθος για την περιγραφή των ιδιοτήτων του µικρόκοσµου, σχετίζεται µε την αναλλοιώτητα σε µετασχηµατισµούς της µορφής r r. Σε αντίθεση µε τους χωροχρονικούς µετασχηµατισµούς που µόλις αναφέραµε, η διατήρηση του φορτίου σχετίζεται µε µετασχηµατισµούς και συµµετρίες που ονοµάζονται συµµετρίες βαθµίδας (gauge symmetry). Βέβαια γνωρίζετε ήδη πολύ καλά τις συµµετρίες αυτές από την κλασική ηλεκτροµαγνητική θεωρία: δεν είναι τίποτε περισσότερο από την συµµετρία βαθµίδας των εξισώσεων του Maxwell. Οι διάφοροι λεπτονικοί αριθµοί καθώς και ο βαρυονικός αριθµός είναι κβαντικοί αριθµοί παρόµοιοι µε αυτόν του ηλεκτρικού φορτίου, µε την διαφορά ότι οι συµµετρίες πάνω στις οποίες εδράζονται δεν είναι συµµετρίες βαθµίδας, δεν συνοδεύονται από ένα δυναµικό πεδίο σαν το ηλεκτροµαγνητικό πεδίο, αλλά είναι ολικές (global) συµµετρίες (οι παράµετροι των µετασχηµατισµών τους δεν εξαρτώνται από το χώρο και τον χρόνο). Ανάλογες ιδιότητες συναντάµε και στην περίπτωση του ισοτοπικού σπιν, όπως και στην περίπτωση της παραδοξότητας. Μια άλλη κατηγορία διακριτών µετασχηµατισµών (οι παράµετροι των µετασχηµατισµών τους δεν είναι συνεχεία µεταβλητές), περιλαµβάνει την συζυγία φορτίου (charge conjugation) και τον χρονική αναστροφή (time reversal). Κατά την συζυγία φορτίου (χρησιµοποιούµε το σύµβολο C ), κάθε σωµατίδιο αντικαθιστάται µε το αντι-σωµάτιο του. Παραδείγµατος χάριν, η δράση του C στο άτοµο του δευτερίου, θα µας δώσει ένα πυρήνα µε ένα αντι-πρωτόνιο και ένα αντι-νετρόνιο και ένα ατοµικό ποζιτρόνιο στην θέση του ατοµικού ηλεκτρονίου. Επειδή ο µετασχηµατισµός C αφήνει αναλλοίωτη τόσο την ισχυρή όσο και την ηλεκτροµαγνητική αλληλεπίδραση το αποτέλεσµα είναι να έχουµε τις ίδιες ακριβώς ιδιότητες. Το ίδιο παρατηρούµε και σε περιπτώσεις σκέδασης, π.χ. + + p+ p π + π +... όπου τα φάσµατα των π, π είναι συµβατά µε την

35 αναλλοιώτητα C. Επίσης σε διαδικασίες διάσπασης όπως του 0 π γ. Πράγµατι γνωρίζουµε ότι ο τελεστής C δρά στην κυµατοσυνάρτηση του φωτονίου και του πιονίου (τα οποία είναι ταυτόσηµα µε τα αντισωµάτια τους) C γ = 1 γ C π =+ 1 π 0 0 και για την κατάσταση των φωτονίων ( ) C γ = 1 γ. Έτσι περιµένουµε η διάσπαση 0 π 3γ να µην παρατηρείται αφού παραβιάζει την συµµετρία C. Όντως ο ρυθµός διάσπασης αυτός µε τα πρόσφατα δεδοµένα είναι συµβατός µε την µηδενική τιµή. < και Από την άλλη µεριά, οι ασθενείς αλληλεπιδράσεις παραβιάζουν την αναλλοιώτητα αυτή. Όπως παρατηρούµε στον πίνακα η παραβίαση αυτή αφορά και την οµοτιµία που συµβολίζουµε µε τον τελεστή P. Στο παρακάτω σχήµα βλέπουµε την διάσπαση του π-µεσονίου στο κέντρο µάζας του π + µ + + νµ. Επειδή είµαστε στο κέντρο µάζας, το µιόνο και το νετρίνο κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Ταυτόχρονα η προβολή του σπιν στην διεύθυνση της ορµής του σωµατιδίου ονοµάζεται ελικότητα (helicity), και λόγω της διατήρησης της στροφορµής αναµένουµε το µιόνιο και το νετρίνο να έχουν αντίθετες ελικότητες. Πράγµατι η για την διάσπαση π + µ + + νµ, µόνο ή περίπτωση που αναπαρίσταται στην δεξιά πλευρά της εικόνας πραγµατοποιείται, γεγονός που µας υποδηλώνει ότι τα νετρίνα είναι πάντα αριστερόστροφα. Αντίθετα, η αριστερή

36 πλευρά αντιστοιχεί στην διάσπαση π µ + νµ, που σηµαίνει ότι τα αντινετρίνα είναι πάντα δεξιόστροφα πολωµένα, όπως αναµένουµε. Τα δεδοµένα αποδεικνύουν ότι ούτε η συµµετρία C ούτε η συµµετρία P διατηρείται στις ασθενείς αλληλεπιδράσεις. Το γεγονός όµως ότι οι δύο διαδικασίες παρατηρούνται µε τα ίδια χαρακτηριστικά µας οδηγεί στο συµπέρασµα ότι η σύνθετη συµµετρία CP, διατηρείται στις ασθενείς αλληλεπιδράσεις µε την παρατήρηση ότι εξαιρετικά µικρή παραβίασης της έχει ανιχνευθεί στο σύστηµα των καονίων και η πλέον πιθανή ερµηνεία της ανάγεται στο καθιερωµένο πρότυπο που θα συζητηθεί παρακάτω. Τέλος η αντιστροφή του χρόνου, T, οδηγεί στην περιγραφή µιας µικροσκοπικής διαδικασίας µε τον χρόνο να εξελίσσεται στην αντίθετη κατεύθυνση. Ο πειραµατικός έλεγχος της συµµετρίας T είναι αρκετά δύσκολος για τις ασθενείς αλληλεπιδράσεις αλλά είναι αρκετά ευκολότερος για τις ισχυρές, µελετώντας π.χ. π + αλληλεπιδράσεις της µορφής p + p + d. Παρότι ο έλεγχος της συµµετρίας T είναι αρκετά δύσκολος, µπορούµε να πάρουµε σηµαντική πληροφορία, έστω και µε έµµεσο τρόπο, χρησιµοποιώντας µια θεωρητική παραδοχή, γνωστή ως θεώρηµα CPT. Σύµφωνα µε αυτό, για κάθε σύστηµα που διέπεται από αλληλεπίδραση συµβατή µε τους νόµους της σχετικιστικής κβαντικής µηχανικής, η επακόλουθη δράση των µετασχηµατισµών C, P και T, αφήνει το σύστηµα αναλλοίωτο. Άρα αν η CP διατηρείται τότε και η αντιστροφή χρόνου, T, διατηρείται. Αντίθετα η παραβίαση της συµµετρίας CP, συνεπάγεται και την παραβίαση της συµµετρίας αντιστροφής χρόνου, T. Το θεώρηµα CPT, προβλέπει επίσης την ισότητα των µαζών και των χρόνων ζωής σωµατίων αντισωµατίων, γεγονός που έχει ελεγχθεί µε αξιοσηµείωτη ακρίβεια, ιδιαίτερα στην περίπτωση των m K K ( m 0 + m 0) K m 0 K και K < 10 0 K, αφού 18

37 . Το Πρότυπο των κουάρκ.1. Στατικά κουάρκ Η συνεχής ανακάλυψη νέων αδρονίων στις δεκαετίες 1950 και 1960, οδηγούσε σε µια εικόνα αρκετά ανάλογη µε την εικόνα των πολλών διαφορετικών χηµικών στοιχείων. Η ιδέα ότι τα σωµάτια αυτά, όπως και τα άτοµα των διαφόρων χηµικών στοιχείων είναι σύνθετα, κέρδιζε όλο και περισσότερο έδαφος. Ας µη λησµονούµε ότι στην «ατοµική» θεώρηση που ξεκινάει από την αρχαιοελληνική φυσική φιλοσοφία, ο αριθµός των «θεµελιωδών» στοιχείων πρέπει να είναι µικρός! Αυτή είναι και σήµερα η πλέον διαδεδοµένη πεποίθηση στον επιστηµονικό κλάδο της φυσικής των στοιχειωδών σωµατίων. Ήδη από το 1949, οι Fermi και Yang, µελέτησαν την υπόθεση σύµφωνα µε την οποία όλα τα νεο-ανακαλυπτόµενα αδρόνια είναι δέσµιες καταστάσεις αποτελούµενες από νουκελόνια και αντι-νουκλεόνια. Η ιδέα ήταν ένα νουκλεόνιο και ένα αντι-νουκλεόνιο, τα οποία το καθένα έχει ισοτοπικό σπιν T = 1/, να συνθέσουν ένα νέο αδρόνιο µε ισοτοπικό σπιν T = 1. Έτσι έχουµε pn µε T z =+ 1 το οποίο θα µπορούσε να ταυτιστεί µε το π + np µε T z = 1 το οποίο θα µπορούσε να ταυτιστεί µε το π 1 και ( pp nn) + που έχει T = 0 και θα µπορούσε να ταυτιστεί µε το z Προφανώς υπάρχει και ο αντισυµµετρικός συνδυασµός ( pp nn) 1 0 π ο οποίος αντιστοιχεί σε ισοτοπικό σπιν T = 0 και θα µπορούσε να αποδοθεί στο µεσόνιο η, το οποίο όµως δεν ήταν γνωστό στα Το µοντέλο ερµηνεύει επίσης το σπιν του π-µεσονίου αφού είναι δυνατή η κατάσταση µε σπιν J = 0 σαν

38 αποτέλεσµα του συνδυασµού δύο σπιν J = 1/, και τέλος η οµοτιµία είναι αρνητική αφού νουκλεόνιο και αντινουκλεόνιο έχουν αντίθετες οµοτιµίες. Όπως έχουµε ήδη συζητήσει τόσο το σπιν όσο και το ισοτοπικό σπιν περιγράφονται από τους γνωστούς µας πίνακες Pauli. Μαθηµατικά, συνδέονται µε µια οµάδα µετασχηµατισµών, την επονοµαζόµενη οµάδα ειδικών µοναδιακών µετασχηµατισµών στις δύο διαστάσεις, SU () (special unitary group). Η οµάδα αυτή µπορεί επίσης να ιδωθεί ως το σύνολο των πινάκων, ορισµένων στο σύνολο, µε ορίζουσα ίση µε την µονάδα. Στην οµάδα αυτή των µετασχηµατισµών, αντιστοιχεί αυτό που ονοµάζουµε άλγεβρα Lie και που δεν είναι άλλη από τους πίνακες, ορισµένους στο σύνολο, µε ίχνος (trace) ίσο µε το µηδέν (το ίχνος ορίζεται ως το άθροισµα των διαγώνιων στοιχείων ενός πίνακα). Ο τελευταίος αυτός διανυσµατικός χώρος παράγεται από τους τρεις πίνακες Pauli, οι οποίοι και ονοµάζονται γεννήτορες της αντίστοιχης άλγεβρας, και ικανοποιούν τις γνωστές µας σχέσεις µετάθεσης σ i, σ j = εijkσk. Η βασική αναπαράσταση της γενικευµένης αυτής οµάδας µετασχηµατισµών αποτελείται από δύο καταστάσεις: στην περίπτωση του ισοτοπικού σπιν, π.χ., µε T = 1/ και T =± 1/, και αναπαρίσταται µε τον συµβολισµό (και για τα z αντι-νουκλεόνια). Όταν συνδυάζουµε δύο τέτοιες αναπαραστάσεις, συµβολικά, γνωρίζουµε ότι µπορούµε να έχουµε συνολικό ισοτοπικό σπιν T = 1,0. Αυτό σηµαίνει ότι οι 4 δυνατές καταστάσεις ταξινοµούνται στις 3 που αποτελούν την T = 1, µε T z = 1, 0, + 1 και την µια µε T = T z = 0. Έτσι γράφουµε = 1 3. k Αν και το µοντέλο των Fermi και Yang µε βάση την οµάδα SU (), µπορεί να δώσει µια πρώτη ερµηνεία του φάσµατος των αδρονίων, η εµφάνιση των παράδοξων σωµατίων εισήγαγε την αναγκαιότητα της επέκτασης του προτύπου, χρησιµοποιώντας αυτή την φορά τουλάχιστον 3 βασικές καταστάσεις. Η οµάδα

39 γίνεται τώρα η SU (3) (1961, Gell-Mann και Ne'eman) και γίνεται δυνατόν να ενσωµατώσει και τον κβαντικό αριθµό της παραδοξότητας S για την ακρίβεια του υπερ-φορτίου (hypercharge) Y = B+ S. Ως ένα πρώτο παράδειγµα εφαρµογής της, έχουµε τον συνδυασµό 3 3= 1 8, όπου η αναπαράσταση 8, ονοµαζόµενη οκταπλή αναπαράσταση (octet), περιέχει όλα τα τότε γνωστά αδρόνια (µε σπιν 0 και 1), όπως φαίνεται και στο παρακάτω σχήµα ενώ η απλή αναπαράσταση αντιστοιχεί στα µεσόνια η, η, ω και φ. Με την σύνθεση τριών αναπαραστάσεων 3 3 3= , έχουµε βαρυόνια, σε οκταπλές αλλά και δεκαπλές αναπαραστάσεις,

40 Η χρήση των οµάδων και των αναπαραστάσεων τους, έδινε ένα πρώτο µεθοδολογικό εργαλείο για την ταξινόµηση των αδρονίων. Άρχισε να αποκαθιστά «τάξη» µέσα στο «χάος»! Το 1964, µερικά χρόνια αργότερα, οι Gell-Mann και Zweig συνειδητοποίησαν ότι η όλη αυτή µαθηµατική κατασκευή µπορεί να έχει και µια πιο ιδιαίτερη φυσική σηµασία, και µπορεί να περιγράφει βασικές οντότητες που συνθέτουν τα αδρόνια. Ο Gell-Mann ονόµασε αυτά τα µελλοντικά σωµάτια, κουάρκς (quarks). Σε αντίθεση µε τα µοντέλα Fermi και Yang, τα νέα αυτά σωµάτια δεν ταυτίζονται µε υπάρχοντα γνωστά σωµατίδια όπως το πρωτόνιο και το νετρόνιο. Εφ όσον 3 από αυτά πρέπει να συντεθούν για να φτιάξουν ένα βαρυόνιο, ο βαρυονικός τους αριθµός πρέπει να είναι B = 1/3. Επίσης µελετώντας την δεκαπλή αναπαράσταση των βαρυονίων, χρειάζονται 3 κουάρκ µε παραδοξότητα S = 1 για να φτιάξουν το βαρυόνιο Ω : το παράδοξο(strange) κουάρκ s, το οποίο πρέπει να έχει T z = 0, όπως ακριβώς και το Ω. Τα άλλα µέλη της δεκαπλής αναπαράστασης, απαιτούν δύο ακόµη κουάρκ, τα οποία πρέπει να έχουν T = 1/ : το πάνω (up) κουάρκ u µε T z =+ 1/ και το κάτω (down) κουάρκ d, µε T z = 1/ χρήση της γνωστής µας σχέσης Gell-Mann Nishijima B + S Q= Tz + µπορούµε να υπολογίσουµε το φορτίο των κουάρκ για το u. Με την

41 B+ S 1/3+ 0 Q= Tz + = 1/ + = /3 για το d B+ S 1/3+ 0 Q= Tz + = 1/+ = 1/3 για το s B+ S 1/3 1 Q= Tz + = 0+ = 1/3 Το φορτίο υπολογίζεται να µην είναι ακέραιο! Το γεγονός αυτό καθεαυτό έπαιξε σηµαντικό ρόλο στο να θεωρούνται τα σωµάτια αυτά ως καθαρά υποθετικές οντότητες χωρία άµεσο φυσικό νόηµα. Και αυτό γιατί επανειληµµένες πειραµατικές έρευνες απέβησαν άκαρπες στο να ταυτοποιήσουν σωµάτια µε µη ακέραιο φορτίο. Όπως θα δούµε µόνο µια βαθύτερη κατανόηση, µε την ανάπτυξη του προτύπου των παρτονίων και της κβαντικής χρωµοδυναµικής, θα έδινε στα σωµάτια αυτά το πραγµατικό τους φυσικό περιεχόµενο, τουλάχιστον µετά από µια δεκαετία. Στα χρόνια που ακολούθησαν την διατύπωση της υπόθεσης των κουάρκ, η έρευνα προσανατολίστηκε στο να ερµηνεύσει µε τον πιο συστηµατικό τρόπο τις ιδιότητες των αδρονίων, ιδωµένων πλέον ως σύνθετων καταστάσεων. Σχετικά µε τις µάζες των αδρονίων µελετήθηκαν διάφορα µοντέλα. Προφανώς ένα µέρος της µάζας τους µπορούσε να εξηγηθεί µε την µάζα των κουάρκ, ένα άλλο όµως θα αντανακλούσε την ενέργεια σύνδεσης τους. Η µικρή διαφορά στην µάζα πρωτονίου νετρονίου οδηγούσε στο συµπέρασµα ότι οι µάζες των u και d κουάρκ πρέπει να είναι παραπλήσιες. Αντίθετα η µάζα του s κουάρκ έπρεπε να έχει µια αρκετή διαφορά της τάξης των 150 MeV / c. Επίσης µε βάση το πρότυπο των κουάρκ ήταν δυνατόν να µελετηθούν και ορισµένες διαδικασίες σκέδασης και διάσπασης. ιαγράµµατα όπως αυτό του σχήµατος που ακολουθεί µπορούν να δώσουν µια πρώτη ιδέα των πιθανών αλληλεπιδράσεων.

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 10η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 10η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου Στοιχειώδη Σωματίδια Διάλεξη 10η Πετρίδου Χαρά Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου Σωμάτια & Αντισωμάτια Κουάρκ & Λεπτόνια Αδρόνια & Διατήρηση κβαντικών αριθμών 16/12/2011 Πετρίδου Χαρά Στοιχειώδη Σωμάτια

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009 Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009 Νόμοι Διατήρησης κβαντικών αριθμών Αρχές Αναλλοίωτου Συμμετρία ή αναλλοίωτο των εξισώσεων που περιγράφουν σύστημα σωματιδίων κάτω

Διαβάστε περισσότερα

Σύγχρονη Φυσική - 2012: Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 11/05/15

Σύγχρονη Φυσική - 2012: Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 11/05/15 Διάλεξη 14: Μεσόνια και αντισωματίδια Μεσόνια Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως (διάλεξη 13) η έννοια των στοιχειωδών σωματίων άλλαξε πολλές φορές μέχρι σήμερα. Μέχρι το 1934 ο κόσμος των στοιχειωδών σωματιδίων

Διαβάστε περισσότερα

www.cc.uoa.gr/~dfassoul/syghroni_fysiki.html

www.cc.uoa.gr/~dfassoul/syghroni_fysiki.html Σύγχρονη Φυσική Στοιχειώδη Σωµατίδια Σωµατίδια Επιταχυντές Ανιχνευτές Αλληλεπιδράσεις Συµµετρίες Νόµοι ιατήρησης Καθιερωµένο Πρότυπο www.cc.uoa.gr/~dfassoul/syghroni_fysiki.html Σύγχρονη Φυσική: Στοιχειώδη

Διαβάστε περισσότερα

1 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩ ΩΝ ΣΩΜΑΤΙ ΙΩΝ ΚΑΙ ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑΣ Στοιχειώδη σωµατίδια 1) Τι ονοµάζουµε στοιχειώδη σωµατίδια και τι στοιχειώδη σωµάτια; Η συνήθης ύλη, ήταν γνωστό µέχρι το 1932 ότι αποτελείται

Διαβάστε περισσότερα

Διάλεξη 16: Παράδοξα σωματίδια και οκταπλός δρόμος

Διάλεξη 16: Παράδοξα σωματίδια και οκταπλός δρόμος Διάλεξη 16: Παράδοξα σωματίδια και οκταπλός δρόμος Παράδοξα σωματίδια Μετά την ανακάλυψη του μεσονίου που είχε προβλέψει ο Yukawa, την ανακάλυψη των αντισωματιδίων του Dirac και την κοπιώδη αλλά αποτελεσματική

Διαβάστε περισσότερα

Πυρηνική δύναμη Μεσόνια και θεωρία Yukawa Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Πυρηνική δύναμη Μεσόνια και θεωρία Yukawa Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής Hideki Yukawa and the Nuclear Force Πυρηνική δύναμη Μεσόνια και θεωρία Yukawa Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής πυρηνική δύναμη Η πυρηνική δύναμη (ή αλληλεπίδραση νουκλεονίουνουκλεονίου, ή NN forces,

Διαβάστε περισσότερα

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 2η Πετρίδου Χαρά

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 2η Πετρίδου Χαρά Στοιχειώδη Σωματίδια Διάλεξη 2η Πετρίδου Χαρά Φερµιόνια & Μποζόνια Συµπεριφορά της Κυµατοσυνάρτησης δύο ταυτόσηµων σωµατίων κάτω από την εναλλαγή τους στο χώρο 10-Jan-11 Πετρίδου Χαρά Στοιχειώδη Σωµάτια

Διαβάστε περισσότερα

β - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης (26-11- 2010) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

β - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης (26-11- 2010) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο β - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης (26-11- 2010) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο β - διάσπαση Βήτα διάσπαση (εκπομπή e + ) είναι ένας μηχανισμός αποκατάστασης της συμμετρίας

Διαβάστε περισσότερα

Νουκλεόνια και ισχυρή αλληλεπίδραση

Νουκλεόνια και ισχυρή αλληλεπίδραση Νουκλεόνια και ισχυρή αλληλεπίδραση Πρωτόνια και νετρόνια. Το πρότυπο των κουάρκ για τα νουκλεόνια. Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής Κουάρκ: τα δομικά στοιχεία των αδρονίων ΑΣΚΗΣΗ Διασπάσεις σωματιδίων

Διαβάστε περισσότερα

n proton = 10N A 18cm 3 (2) cm 2 3 m (3) (β) Η χρονική απόσταση δύο τέτοιων γεγονότων θα είναι 3m msec (4)

n proton = 10N A 18cm 3 (2) cm 2 3 m (3) (β) Η χρονική απόσταση δύο τέτοιων γεγονότων θα είναι 3m msec (4) ΛΥΣΕΙΣ ΣΕΙΡΑΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ 8 Διδάσκων: Θεόδωρος Ν. Τομαράς 1. Η θεωρία των μαγνητικών μονοπόλων προβλέπει οτι αυτά αντιδρούν με πρωτόνια και δίνουν M + p M + e + + π 0 (1) με ενεργό διατομή σ 0.01 barn. Το

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΝΤΡΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΧΗΜΕΙΑΣ Ε ΟΥΑΡ ΟΥ ΛΑΓΑΝΑ Ph.D. Λεωφ. Κηφισίας 56, Αµπελόκηποι, Αθήνα Τηλ.: ,

ΚΕΝΤΡΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΧΗΜΕΙΑΣ Ε ΟΥΑΡ ΟΥ ΛΑΓΑΝΑ Ph.D. Λεωφ. Κηφισίας 56, Αµπελόκηποι, Αθήνα Τηλ.: , Ε ΟΥΑΡ ΟΥ ΛΑΓΑΝΑ PhD Τηλ: 1 69 97 985, wwwdlaggr ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ Τηλ: 1 69 97 985, E-mail: dlag@ottgr, wwwdlaggr Ε ΟΥΑΡ ΟΣ ΛΑΓΑΝΑΣ, PhD KENTΡΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΧΗΜΕΙΑΣ Τηλ: 1 69

Διαβάστε περισσότερα

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 23η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 23η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου Στοιχειώδη Σωματίδια Διάλεξη 23η Πετρίδου Χαρά Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου Αλληλεπιδράσεις & Πεδία στη Σωματιδιακή Φυσική Τα Θεμελιώδη Μποζόνια των αλληλεπιδράσεων Οι Θεμελιώδεις Αλληλεπιδράσεις

Διαβάστε περισσότερα

Το Ισοτοπικό σπιν. και εγαρµογές του στην Πυρηνική Φυσική και τη Φυσική Στοιχειωδών Σωµατιδίων. Κώστας Κορδάς. LHEP, University of Bern

Το Ισοτοπικό σπιν. και εγαρµογές του στην Πυρηνική Φυσική και τη Φυσική Στοιχειωδών Σωµατιδίων. Κώστας Κορδάς. LHEP, University of Bern Το Ισοτοπικό σπιν και εγαρµογές του στην Πυρηνική Φυσική και τη Φυσική Στοιχειωδών Σωµατιδίων Κώστας Κορδάς LHEP, University of Bern ιάλεξη υπό τύπο διδασκαλίας σε προπτυχιακούς φοιτητές Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009 Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009 Μονάδες Energy [E] ev, kev, MeV, GeV, TeV, PeV, 10 0, 10 3, 10 6, 10 9, 10 12, 10 15 1eV = 1.6 10 19 J ev είναι πιο χρήσιμη στη φυσική

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΙΙ. ΜΑΘΗΜΑ 4ο

ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΙΙ. ΜΑΘΗΜΑ 4ο ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΙΙ ΜΑΘΗΜΑ 4ο Αλληλεπιδράσεις αδρονίου αδρονίου Μελέτη χαρακτηριστικών των ισχυρών αλληλεπιδράσεων (αδρονίων-αδρονίων) Σε θεµελιώδες επίπεδο: αλληλεπιδράσεις µεταξύ quark

Διαβάστε περισσότερα

Σωματιδιακή Φυσική: Από το Ηλεκτρόνιο μέχρι το Higgs και το Μεγάλο Αδρονικό Επιταχυντή (LHC) στο CERN

Σωματιδιακή Φυσική: Από το Ηλεκτρόνιο μέχρι το Higgs και το Μεγάλο Αδρονικό Επιταχυντή (LHC) στο CERN Σωματιδιακή Φυσική: Από το Ηλεκτρόνιο μέχρι το Higgs και το Μεγάλο Αδρονικό Επιταχυντή (LHC) στο CERN Κωνσταντίνος Φουντάς Καθηγητής Παν/μίου Ιωαννίνων Ευάγγελος Γαζής Καθηγητής Εθνικού Μετσοβίου Πολυτεχνείου

Διαβάστε περισσότερα

Το Ισοτοπικό σπιν Μαθηµα 5ο 27/3/2014

Το Ισοτοπικό σπιν Μαθηµα 5ο 27/3/2014 Το Ισοτοπικό σπιν Μαθηµα 5ο 27/3/2014 Ισοσπίν 27/3/2014 Τι θα συζητήσουµε σήµερα 1. Η ιδέα και ο ορισµός του Ισοτοπικού σπιν («Ισοσπίν») Η αρχική ιδέα του Heisenberg για πρωτόνιο και νετρόνιο 2. Φορµαλισµός

Διαβάστε περισσότερα

Το Μποζόνιο Higgs. Το σωματίδιο Higgs σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο

Το Μποζόνιο Higgs. Το σωματίδιο Higgs σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο 1 Το Μποζόνιο Higgs 29/05/13 Σκοποί: I. Να απαντήσει στο ερώτημα του τι είναι ακριβώς το σωματίδιο Higgs. II. Να εισάγει τους διάφορους τρόπους παραγωγής και μετάπτωσης του Higgs. III. Να δώσει μία σύντομη

Διαβάστε περισσότερα

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

Διαβάστε περισσότερα

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000 Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ Ζήτηµα 1ο Στις ερωτήσεις 1-5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1. Σύµφωνα

Διαβάστε περισσότερα

Ασκήσεις στην Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων

Ασκήσεις στην Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Ασκήσεις στην Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 1) Ποιες από τις πιο κάτω αντιδράσεις επιτρέπονται και ποιες όχι βάσει των αρχών διατήρησης που ισχύουν για τις ασθενείς αλληλεπιδράσεις ν μ + p μ + +n ν e +

Διαβάστε περισσότερα

Φερμιόνια & Μποζόνια

Φερμιόνια & Μποζόνια Φερμιόνια & Μποζόνια Φερμιόνια Στατιστική Fermi-Dirac spin ημιακέραιο 1 3 5,, 2 2 2 Μποζόνια Στατιστική Bose-Einstein 0,1, 2 spin ακέραιο δύο ταυτόσημα φερμιόνια, 1 & 2 δύο ταυτόσημα μποζόνια, 1 & 2 έχουν

Διαβάστε περισσότερα

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 3η Πετρίδου Χαρά

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 3η Πετρίδου Χαρά Στοιχειώδη Σωματίδια Διάλεξη 3η Πετρίδου Χαρά Τα Λεπτόνια 2 Δεν έχουν Ισχυρές Αλληλεπιδράσεις Spin 1/2 Παρατηρούνται ως ελεύθερα σωματίδια Είναι σημειακά (r < 10-17 cm) H δομή των οικογενειών... Γιατί

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στην Πυρηνική Φυσική και τα Στοιχειώδη Σωµάτια

Εισαγωγή στην Πυρηνική Φυσική και τα Στοιχειώδη Σωµάτια στην Πυρηνική Φυσική και τα Στοιχειώδη Σωµάτια Περιεχόµενα Διαγράµµατα Feynman Δυνητικά σωµάτια Οι τρείς αλληλεπιδράσεις Ηλεκτροµαγνητισµός Ισχυρή Ασθενής Περίληψη Κ. Παπανικόλας, Ε. Στυλιάρης, Π. Σφήκας

Διαβάστε περισσότερα

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000 Ζήτηµα 1ο Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2 Στις ερωτήσεις 1-5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1. Σύµφωνα µε το πρότυπο

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ. Παπανικόλας) & Ε. Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ,, Ιδιότητες των Σωματίων Ισοτοπικό Σπιν

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ. Παπανικόλας) & Ε. Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ,, Ιδιότητες των Σωματίων Ισοτοπικό Σπιν ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ Ν. Γιόκαρης,, (Κ.Ν.( Παπανικόλας) & Ε. Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ,, 206 Ιδιότητες των Σωματίων Ισοτοπικό Σπιν Stathis STILIARIS, UoA 206 Ιδιότητες

Διαβάστε περισσότερα

Διάλεξη 18: Καθιερωμένο πρότυπο (1978-?)

Διάλεξη 18: Καθιερωμένο πρότυπο (1978-?) Διάλεξη 18: Καθιερωμένο πρότυπο (1978-?) Φορείς αλληλεπίδρασεων Αλληλεπίδραση Ισχύς Εμβέλεια Φορέας Ισχυρή 1 ~fm g-γλουόνιο Η/Μ 10-2 1/r 2 γ-φωτόνιο Ασθενής 10-9 ~fm W ±,Z μποζόνια Βαρυτική 10-38 1/r 2

Διαβάστε περισσότερα

Πυρηνικές Δυνάμεις. Διάλεξη 4η Πετρίδου Χαρά

Πυρηνικές Δυνάμεις. Διάλεξη 4η Πετρίδου Χαρά Πυρηνικές Δυνάμεις Διάλεξη 4η Πετρίδου Χαρά Η Ύλη στο βιβλίο: Cottingham & Greenwood 2 Κεφάλαιο 5: Ιδιότητες των Πυρήνων 5.5: Μαγνητική Διπολική Ροπή του Πυρήνα 5.7: Ηλεκτρική Τετραπολική του Πυρήνα 5.1:

Διαβάστε περισσότερα

Νετρίνο το σωματίδιο φάντασμα

Νετρίνο το σωματίδιο φάντασμα Νετρίνο το σωματίδιο φάντασμα Ι. Ρίζος Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Θεωρητικής Φυσικής 2/10/2012 Διαλέξεις υποδοχής πρωτοετών φοιτητών Τμήματος Φυσικής Στοιχειώδη Σωματίδια Κουάρκς Φορείς αλληλεπιδράσεων

Διαβάστε περισσότερα

Λ p + π + + Όλα τα κουάρκ και όλα τα λεπτόνια έχουν ασθενείς αλληλεπιδράσεις Τα νετρίνα έχουν ΜΟΝΟ ασθενείς αλληλεπιδράσεις

Λ p + π + + Όλα τα κουάρκ και όλα τα λεπτόνια έχουν ασθενείς αλληλεπιδράσεις Τα νετρίνα έχουν ΜΟΝΟ ασθενείς αλληλεπιδράσεις Ασθενείς Αλληλεπιδράσεις έχουμε ήδη δει διάφορες αντιδράσεις που γίνονται μέσω των ασθενών αλληλεπιδράσεων π.χ. ασθενείς διασπάσεις αδρονίων + + 0 K ππ Λ pπ n pe ν π e μ v + + μ ασθενείς διασπάσεις λεπτονίων

Διαβάστε περισσότερα

Ομοτιμία Parity Parity

Ομοτιμία Parity Parity Ομοτιμία Parity Ο μετασχηματισμός της Parity, αντιστρέφει κάθε χωρική συντεταγμένη. P(t,x) (t,-x), ή Pψ(r) ψ(-r) που αντιστοιχεί σε ανάκλαση και μετά στροφή 18 ο. αν επαναλάβουμε την διαδικασία προφανώς

Διαβάστε περισσότερα

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 10/05/16

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 10/05/16 Διάλεξη 20: Διαγράμματα Feynman Ισχυρές αλληλεπιδράσεις Όπως στην περίπτωση των η/μ αλληλεπιδράσεων έτσι και στην περίπτωση των ισχυρών αλληλεπιδράσεων υπάρχει η αντίστοιχη αναπαράσταση μέσω των διαγραμμάτων

Διαβάστε περισσότερα

Γενικές αρχές ακτινοφυσικής Π. ΓΚΡΙΤΖΑΛΗΣ

Γενικές αρχές ακτινοφυσικής Π. ΓΚΡΙΤΖΑΛΗΣ Γενικές αρχές ακτινοφυσικής Π. ΓΚΡΙΤΖΑΛΗΣ Μέρος πρώτο ΣΚΟΠΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Να εξηγηθούν βασικές έννοιες της φυσικής, που θα βοηθήσουν τον φοιτητή να μάθει: Τι είναι οι ακτίνες Χ Πως παράγονται Ποιες είναι

Διαβάστε περισσότερα

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΙΣΤΙΚΗΣ ΥΝΑΜΙΚΗΣ Έλλειµµα µάζας και ενέργεια σύνδεσης του πυρήνα του ατόµου A

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΙΣΤΙΚΗΣ ΥΝΑΜΙΚΗΣ Έλλειµµα µάζας και ενέργεια σύνδεσης του πυρήνα του ατόµου A ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΙΣΤΙΚΗΣ ΥΝΑΜΙΚΗΣ Έλλειµµα µάζας και ενέργεια σύνδεσης του πυρήνα του ατόµου A Ένα ισότοπο, το οποίο συµβολίζουµε µε Z X, έχει ατοµικό αριθµό Ζ και µαζικό αριθµό Α. Ο πυρήνας του ισοτόπου

Διαβάστε περισσότερα

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 12η Πετρίδου Χαρά

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 12η Πετρίδου Χαρά Στοιχειώδη Σωματίδια Διάλεξη 12η Πετρίδου Χαρά Νόµοι Διατήρησης στις Θεµελειώδεις Αλληλειδράσεις 14-Jan-13 Πετρίδου Χαρά Στοιχειώδη Σωµάτια 2 Νόμοι Διατήρησης Κβαντικών Αριθμών Αρχές Αναλλοίωτου (Ι) 3

Διαβάστε περισσότερα

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 11η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 11η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου Στοιχειώδη Σωματίδια Διάλεξη 11η Πετρίδου Χαρά Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου Αλληλεπιδράσεις & Πεδία στη Σωματιδιακή Φυσική 2 Τα Θεμελιώδη Μποζόνια των αλληλεπιδράσεων Οι Θεμελιώδεις Αλληλεπιδράσεις

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα 7 Διαγράμματα Feynman

Μάθημα 7 Διαγράμματα Feynman Στοιχειώδη Σωμάτια (M.Sc Υπολογιστικής Φυσικής) Μάθημα 7 Διαγράμματα Feynman Κώστας Κορδάς Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Στοιχειώδη M.Sc. Υπολ. Φυσ., AΠΘ, 2 Δεκεμβρίου 2013 Κουάρκ και Λεπτόνια

Διαβάστε περισσότερα

ΛΕΠΤΟΝΙΑ ΗΜ ΚΑΙ ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ FEYNMAN ΔΙΑΣΠΑΣΗ ΜΙΟΝΙΟΥ

ΛΕΠΤΟΝΙΑ ΗΜ ΚΑΙ ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ FEYNMAN ΔΙΑΣΠΑΣΗ ΜΙΟΝΙΟΥ ΛΕΠΤΟΝΙΑ ΗΜ ΚΑΙ ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ FEYNMAN ΔΙΑΣΠΑΣΗ ΜΙΟΝΙΟΥ ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΙΔΕΑ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ Όλα στη φύση αποτελούνται από στοιχειώδη σωματίδια τα οποία είναι φερμιόνια

Διαβάστε περισσότερα

Διάλεξη 2: Πυρηνική Σταθερότητα, σπιν & μαγνητική ροπή

Διάλεξη 2: Πυρηνική Σταθερότητα, σπιν & μαγνητική ροπή Διάλεξη 2: Πυρηνική Σταθερότητα, σπιν & μαγνητική ροπή Πυρηνική Σταθερότητα Ο πυρήνας αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια τα οποία βρίσκονται συγκεντρωμένα σε έναν πάρα πολύ μικρό χώρο. Εύκολα καταλαβαίνουμε

Διαβάστε περισσότερα

Μ.Ζαµάνη

Μ.Ζαµάνη Μ.Ζαµάνη 1-10-2010 1 ΥΛΗ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ 2 ΛΙΓΗ ΙΣΤΟΡΙΑ 1807 J. Dalton στην Αγγλία ανακάλυψε τον νόµο των αναλογιών και πρότεινε την ατοµική θεωρία: Ηλεκτρόλυση-Χηµεία-καθοδικές ακτίνες. 1811 Α. Avogadro

Διαβάστε περισσότερα

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Ε: Από τί αποτελείται η ύλη σε θεμελειώδες επίπεδο;

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Ε: Από τί αποτελείται η ύλη σε θεμελειώδες επίπεδο; Εκεί, κάτω στον μικρόκοσμο... Από τί αποτελείται ο κόσμος και τί τον κρατάει ενωμένο; Αθανάσιος Δέδες Τμήμα Φυσικής, Τομέας Θεωρητικής Φυσικής, Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 5 Οκτωβρίου 2015 Φυσική Στοιχειωδών

Διαβάστε περισσότερα

Theory Greek (Greece) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 Μονάδες)

Theory Greek (Greece) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 Μονάδες) Q3-1 Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 Μονάδες) Παρακαλείστε να διαβάσετε τις Γενικές Οδηγίες στον ξεχωριστό φάκελο πριν ξεκινήσετε το πρόβλημα αυτό. Σε αυτό το πρόβλημα θα ασχοληθείτε με τη Φυσική

Διαβάστε περισσότερα

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Μάθημα 7: Οπτικό θεώρημα, συντονισμοί, παραγωγή σωματιδίων σε υψηλές ενέργειες

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Μάθημα 7: Οπτικό θεώρημα, συντονισμοί, παραγωγή σωματιδίων σε υψηλές ενέργειες Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Μάθημα 7: Οπτικό θεώρημα, συντονισμοί, παραγωγή σωματιδίων σε υψηλές ενέργειες Λέκτορας Κώστας Κορδάς Αριστοτέλειο Πανεπιστήμ ιο Θεσσαλονίκης Στοιχειώδη

Διαβάστε περισσότερα

Διάλεξη 17: Το μοντέλο των κουάρκ

Διάλεξη 17: Το μοντέλο των κουάρκ Διάλεξη 17: Το μοντέλο των κουάρκ Από την επιτυχία της αναπαράστασης των σωματιδίων σε οκταπλέτες ή δεκαπλέτες προκύπτει ένα πολύ εύλογο ερώτημα. Τι συμβαίνει και οι ιδιότητες των σωματιδίων που έχουν

Διαβάστε περισσότερα

Spin του πυρήνα Μαγνητική διπολική ροπή Ηλεκτρική τετραπολική ροπή. Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Spin του πυρήνα Μαγνητική διπολική ροπή Ηλεκτρική τετραπολική ροπή. Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής Spin του πυρήνα Μαγνητική διπολική ροπή Ηλεκτρική τετραπολική ροπή Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής Εξάρτηση του πυρηνικού δυναμικού από άλλους παράγοντες (πλην της απόστασης) Η συνάρτηση του δυναμικού

Διαβάστε περισσότερα

Η εξίσωση Dirac (ΙI) Σπύρος Ευστ. Τζαμαρίας Στοιχειώδη Σωμάτια 1

Η εξίσωση Dirac (ΙI) Σπύρος Ευστ. Τζαμαρίας Στοιχειώδη Σωμάτια 1 Η εξίσωση Dirac (ΙI) Σπύρος Ευστ. Τζαμαρίας Στοιχειώδη Σωμάτια 1 Συναλλοίωτη Μορφή: οι Dirac γ Matrices Η εξίσωση Dirac μπορεί να γραφεί σε συναλλοίωτη μορφή χρησιμοποιώντας τις 4 Dirac γ matrices: Πολλαπλασιάζοντας

Διαβάστε περισσότερα

4η Ι ΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ. οµή του ατόµου. Ατοµικός αριθµός Μαζικός αριθµός Ισότοπα Σελ

4η Ι ΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ. οµή του ατόµου. Ατοµικός αριθµός Μαζικός αριθµός Ισότοπα Σελ 4η Ι ΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ οµή του ατόµου. Ατοµικός αριθµός Μαζικός αριθµός Ισότοπα Σελ. 13-15. Τον 5ο π.χ. αιώνα οι Έλληνες φιλόσοφοι ηµόκριτος και Λεύκιππος, διατύπωσαν την άποψη ότι η ύλη αποτελείται από πολύ

Διαβάστε περισσότερα

16/12/2013 ETY-202 ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 09. ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ. 1396; office Δ013 ΙΤΕ. Στέλιος Τζωρτζάκης ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ

16/12/2013 ETY-202 ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 09. ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ. 1396; office Δ013 ΙΤΕ. Στέλιος Τζωρτζάκης ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ stzortz@iesl.forth.gr 1396; office Δ013 ΙΤΕ 2 ΎΛΗ & ΦΩΣ 09. ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ Στέλιος Τζωρτζάκης 1 3 4 φάση Η έννοια των ταυτόσημων σωματιδίων Ταυτόσημα αποκαλούνται όλα τα σωματίδια

Διαβάστε περισσότερα

εκποµπής (σαν δακτυλικό αποτύπωµα)

εκποµπής (σαν δακτυλικό αποτύπωµα) Το πρότυπο του Bοhr για το άτοµο του υδρογόνου (α) (β) (γ) (α): Συνεχές φάσµα λευκού φωτός (β): Γραµµικό φάσµα εκποµπής αερίου (γ): Φάσµα απορρόφησης αερίου Κάθε αέριο έχει το δικό του φάσµα εκποµπής (σαν

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Δήμος Σαμψωνίδης (16-12- 2014) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο 1 Αλληλεπιδράσεις και Πεδία στη Σωματιδιακή Φυσική 2 Κλασική

Διαβάστε περισσότερα

Theory Greek (Cyprus) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 μονάδες)

Theory Greek (Cyprus) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 μονάδες) Q3-1 Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 μονάδες) Σας παρακαλούμε να διαβάσετε προσεκτικά τις Γενικές Οδηγίες που υπάρχουν στον ξεχωριστό φάκελο πριν ξεκινήσετε την επίλυση του προβλήματος. Σε αυτό

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο. Δ. Σαμψωνίδης Κ. Κορδάς Χ. Πετρίδου 20 Ιανουαρίου 2017

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο. Δ. Σαμψωνίδης Κ. Κορδάς Χ. Πετρίδου 20 Ιανουαρίου 2017 Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο Δ. Σαμψωνίδης Κ. Κορδάς Χ. Πετρίδου 20 Ιανουαρίου 2017 2 Κουάρκ Κουάρκ και Λεπτόνια Φορτίο (Q) Βαρυονικός Αριθµός

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα 7 α) Αλληλεπίδραση νουκλεονίου-νουκλεονίου πυρηνική δύναμη και δυναμικό β) Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών

Μάθημα 7 α) Αλληλεπίδραση νουκλεονίου-νουκλεονίου πυρηνική δύναμη και δυναμικό β) Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων (5ου εξαμήνου, χειμερινό 2013-14) Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου Μάθημα 7 α) Αλληλεπίδραση νουκλεονίου-νουκλεονίου πυρηνική δύναμη και δυναμικό

Διαβάστε περισσότερα

ΥΛΙΚΑ ΠΑΡΟΝ ΚΑΙ ΜΕΛΛΟΝ

ΥΛΙΚΑ ΠΑΡΟΝ ΚΑΙ ΜΕΛΛΟΝ ΥΛΙΚΑ ΠΑΡΟΝ ΚΑΙ ΜΕΛΛΟΝ Ι Ατομική δομή ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ Άτομο Δομή - συστατικά Τα άτομα είναι οι βασικές δομικές μονάδες της ύλης Σ ένα ηλεκτρικά ουδέτερο άτομο

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ Ν. Γιόκαρης,, (Κ.Ν.( Παπανικόλας) & Ε. Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ,, 2016 Φλοιώδης Δομή των Πυρήνων Η σύζευξη Spin Τροχιάς (L S)( Διέγερση και Αποδιέγερση

Διαβάστε περισσότερα

Ο Maxwell ενοποίησε τις Ηλεκτρικές με τις Μαγνητικές δυνάμεις στον

Ο Maxwell ενοποίησε τις Ηλεκτρικές με τις Μαγνητικές δυνάμεις στον Η Ηλεκτρασθενής Ενοποίηση Ο Maxwell ενοποίησε τις Ηλεκτρικές με τις Μαγνητικές δυνάμεις στον γνωστό μας Ηλεκτρομαγνητισμό. Οι Glashow, einberg και Salam απέδειξαν ότι οι Ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις

Διαβάστε περισσότερα

ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Διαίρεση ύλης με διατήρηση της χημικής ιδιοσύστασης της : μόρια. Τεμαχισμός μορίων καταστροφή της χημικής ιδιοσυγκρασίας : άτομα. Χημικές ενώσεις : συνδυασμός

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα 5 α) β-διάσπαση β) Ασκήσεις

Μάθημα 5 α) β-διάσπαση β) Ασκήσεις Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων (5ου εξαμήνου, χειμερινό 2012-13) Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου Μάθημα 5 α) β-διάσπαση β) Ασκήσεις Κώστας Κορδάς Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης

Διαβάστε περισσότερα

Theory Greek (Greece) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 Μονάδες)

Theory Greek (Greece) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 Μονάδες) Q3-1 Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 Μονάδες) Παρακαλείστε να διαβάσετε τις Γενικές Οδηγίες στον ξεχωριστό φάκελο πριν ξεκινήσετε το πρόβλημα αυτό. Σε αυτό το πρόβλημα θα ασχοληθείτε με τη Φυσική

Διαβάστε περισσότερα

ΠΥΡΗΝΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

ΠΥΡΗΝΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής ΠΥΡΗΝΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής REF: Σ. Δεδούσης, Μ.Ζαμάνη, Δ.Σαμψωνίδης Σημειώσεις Πυρηνικής Φυσικής Πυρηνικά μοντέλα Βασικός σκοπός της Πυρηνικής Φυσικής είναι η περιγραφή των

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ Ν. Γιόκαρης,, (Κ.Ν.( Παπανικόλας) & Ε. Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ,, 2016 Πυρηνικές Δυνάμεις, Πυρηνικά Δυναμικά Το Δευτέριο Πειραματική Μαρτυρία

Διαβάστε περισσότερα

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ. «Μεταπτυχιακή Εξειδίκευση Καθηγητών των Φυσικών Επιστημών» ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ. «Μεταπτυχιακή Εξειδίκευση Καθηγητών των Φυσικών Επιστημών» ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ «Μεταπτυχιακή Εξειδίκευση Καθηγητών των Φυσικών Επιστημών» ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΙΤΛΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Έννοιες και Μεθοδολογίες της σωματιδιακής

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΘΕΜΑ 1 Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1. Σύµφωνα µε την ηλεκτροµαγνητική θεωρία

Διαβάστε περισσότερα

Τα Άτομα των στοιχείων Ισότοπα. Εισαγωγική Χημεία

Τα Άτομα των στοιχείων Ισότοπα. Εισαγωγική Χημεία Τα Άτομα των στοιχείων Ισότοπα Lavoisier: Διατήρηση της μάζας (στις χημικές αντιδράσεις η μάζα των αντιδρώντων είναι ίση με την μάζα των προϊόντων Νόμος Σταθερών Αναλογιών Proust 1754-1826 Διαφορετικά

Διαβάστε περισσότερα

Χημεία Γ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης

Χημεία Γ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης Χημεία Γ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης Κεφάλαιο 1 Ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων 1 Εισαγωγή Δομή του ατόμου Δημόκριτος Αριστοτέλης Dalton Thomson 400 π.χ. 350π.χ. 1808 1897 Απειροελάχιστα τεμάχια ύλης (τα

Διαβάστε περισσότερα

2.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟΥ ΣΤΟ ΑΤΟΜΟ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

2.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟΥ ΣΤΟ ΑΤΟΜΟ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ 2-1 Ένας φύλακας του ατομικού ρολογιού καισίου στο Γραφείο Μέτρων και Σταθμών της Ουάσιγκτον. 2-2 Άτομα στην επιφάνεια μιας μύτης βελόνας όπως φαίνονται μεηλεκτρονικόμικροσκό 2.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟΥ

Διαβάστε περισσότερα

Διαφορική ενεργός διατοµή, dσ(θ,φ): Το τµήµα της επιφάνειας της δέσµης που σκεδάζεται υπό γωνίες Θ και φ

Διαφορική ενεργός διατοµή, dσ(θ,φ): Το τµήµα της επιφάνειας της δέσµης που σκεδάζεται υπό γωνίες Θ και φ Ενεργός Διατοµή (Ι) z da y x y Θ z x Ένταση προσπίπτουσας δέσµης, Ι 0 : Αριθµός «βληµάτων» που προσπίπτουν, στην µονάδα του χρόνου, κάθετα σε µοναδιαία επιφάνεια του στόχου Διαφορική ενεργός διατοµή, dσ(θ,φ):

Διαβάστε περισσότερα

Ο Ο π υ π ρή ρ να ή ς να τ ο τ υ ο ατόµου

Ο Ο π υ π ρή ρ να ή ς να τ ο τ υ ο ατόµου Ο πυρήνας του ατόµου Το 1896 ο Henri Becquerel παρατήρησε ότι ένα ορυκτό που περιείχε ουράνιο εξέπεµπε αόρατη ακτινοβολία. Η ακτινοβολία αυτή ήταν εξαιρετικά διεισδυτική, διαπερνούσε το µαύρο χαρτί - περιτύλιγµα

Διαβάστε περισσότερα

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου. Μάθημα 6β

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου. Μάθημα 6β Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο 2014-15 Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου Μάθημα 6β β-διάσπαση B' μέρος (διατήρηση σπίν, parity, επιτρεπτές και απαγορευμένες διασπάσεις)

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα 7 α) QUIZ β-διάσπαση β) Αλληλεπίδραση νουκλεονίου-νουκλεονίου πυρηνική δύναμη και δυναμικό γ) Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών

Μάθημα 7 α) QUIZ β-διάσπαση β) Αλληλεπίδραση νουκλεονίου-νουκλεονίου πυρηνική δύναμη και δυναμικό γ) Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων (5ου εξαμήνου, χειμερινό 2011-12) Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου Μάθημα 7 α) QUIZ β-διάσπαση β) Αλληλεπίδραση νουκλεονίου-νουκλεονίου πυρηνική δύναμη

Διαβάστε περισσότερα

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 1: Η δομή του ατόμου. Τόλης Ευάγγελος

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 1: Η δομή του ατόμου. Τόλης Ευάγγελος Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Χημεία Ενότητα 1: Η δομή του ατόμου Τόλης Ευάγγελος e-mail: etolis@uowm.gr Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στη φυσική στοιχειωδών σωματιδίων

Εισαγωγή στη φυσική στοιχειωδών σωματιδίων Εργαστήριο Εισαγωγή στη φυσική στοιχειωδών σωματιδίων Hypatia : http://hypatia.phys.uoa.gr/ To Hypatia αποτελεί μέρος του ATLAS ASEC, ένα καινοτόμο εκπαιδευτικό πρόγραμμα στη Φυσική των Στοιχειωδών Σωματιδίων.

Διαβάστε περισσότερα

Κβαντική µηχανική. Τύχη ή αναγκαιότητα. Ηµερίδα σύγχρονης φυσικής Καραδηµητρίου Μιχάλης

Κβαντική µηχανική. Τύχη ή αναγκαιότητα. Ηµερίδα σύγχρονης φυσικής Καραδηµητρίου Μιχάλης Κβαντική µηχανική Τύχη ή αναγκαιότητα Ηµερίδα σύγχρονης φυσικής Καραδηµητρίου Μιχάλης Ηφυσικήστόγύρισµα του αιώνα «Όλοι οι θεµελιώδεις νόµοι και δεδοµένα της φυσικής επιστήµης έχουν ήδη ανακαλυφθεί και

Διαβάστε περισσότερα

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Μάθημα 1

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Μάθημα 1 Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο 2013-14 Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου Μάθημα 1 α) Ύλη, τρόπος διαβάσματος και εξέτασης β) Εισαγωγή στο αντικείμενο - Πείραμα Rutherford,

Διαβάστε περισσότερα

ΔΕΙΓΜΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΤΩΝ ΧΙΛΙΑΔΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΓΝΩΣΤΙΚΟΥ ΦΥΣΙΚΩΝ (ΒΑΣΙΚΟ+ΣΥΝΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ) ΠΟΥ ΔΙΑΘΕΤΟΥΜΕ ΚΑΙ ΠΟΥ ΑΝΟΙΓΟΥΝ ΤΟ ΔΡΟΜΟ ΓΙΑ ΤΟΝ

ΔΕΙΓΜΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΤΩΝ ΧΙΛΙΑΔΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΓΝΩΣΤΙΚΟΥ ΦΥΣΙΚΩΝ (ΒΑΣΙΚΟ+ΣΥΝΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ) ΠΟΥ ΔΙΑΘΕΤΟΥΜΕ ΚΑΙ ΠΟΥ ΑΝΟΙΓΟΥΝ ΤΟ ΔΡΟΜΟ ΓΙΑ ΤΟΝ ΔΕΙΓΜΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΤΩΝ ΧΙΛΙΑΔΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΓΝΩΣΤΙΚΟΥ ΦΥΣΙΚΩΝ (ΒΑΣΙΚΟ+ΣΥΝΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ) ΠΟΥ ΔΙΑΘΕΤΟΥΜΕ ΚΑΙ ΠΟΥ ΑΝΟΙΓΟΥΝ ΤΟ ΔΡΟΜΟ ΓΙΑ ΤΟΝ ΔΙΟΡΙΣΜΟ ΤΩΝ ΥΠΟΨΗΦΙΩΝ ΜΑΣ ΣΤΟ ΔΗΜΟΣΙΟ 1. O επιταχυντής

Διαβάστε περισσότερα

Με διεθνή σύμβαση το 1961, καθιερώθηκε ότι 1 amu (atomic mass unit) είναι το 1/12 της μάζας του ουδέτερου ατόμου του άνθρακα 12 C, επομένως:

Με διεθνή σύμβαση το 1961, καθιερώθηκε ότι 1 amu (atomic mass unit) είναι το 1/12 της μάζας του ουδέτερου ατόμου του άνθρακα 12 C, επομένως: ΚΕΦΑΛΑΙΟ : ΑΤΟΜΙΚΟΣ ΠΥΡΗΝΑΣ-ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Ο πυρήνας του ατόμου αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια, τα νουκλεόνια που είναι φερμιόνια με σπιν ½, όπως και τα λεπτόνια. Η μάζα του νετρονίου είναι 0.14% μεγαλύτερη

Διαβάστε περισσότερα

ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ CERN. Επιστημονική ομάδα ΒΑΣΙΛΗΣ ΣΙΔΕΡΗΣ &ΝΙΚΟΣ ΚΑΛΑΦΑΤΗΣ. 3ο Λύκειο Γαλατσίου 2011-2012

ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ CERN. Επιστημονική ομάδα ΒΑΣΙΛΗΣ ΣΙΔΕΡΗΣ &ΝΙΚΟΣ ΚΑΛΑΦΑΤΗΣ. 3ο Λύκειο Γαλατσίου 2011-2012 ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ CERN Επιστημονική ομάδα ΒΑΣΙΛΗΣ ΣΙΔΕΡΗΣ &ΝΙΚΟΣ ΚΑΛΑΦΑΤΗΣ 3ο Λύκειο Γαλατσίου 2011-2012 Υπεύθυνοι καθηγητές Μαραγκουδάκης Επαμεινώνδας και Φαράκου Γεωργία ΤΟ ΠΑΝΗΓΥΡΙ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΤΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ

Διαβάστε περισσότερα

Nobel Φυσικής για Κβαντική Ηλεκτροδυναμική

Nobel Φυσικής για Κβαντική Ηλεκτροδυναμική Spin Nobel Φυσικής για Κβαντική Ηλεκτροδυναμική Δομή Διάλεξης Το πείραμα Stern-Gerlach: Πειραματική απόδειξη spin Ο δισδιάστατος χώρος καταστάσεων spin του ηλεκτρονίου: οι πίνακες Pauli Χρονική εξέλιξη

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα 2 Πείραμα Rutherford και μέγεθος πυρήνων, Πυρήνες-συμβολισμοί

Μάθημα 2 Πείραμα Rutherford και μέγεθος πυρήνων, Πυρήνες-συμβολισμοί Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων (5ου εξαμήνου, χειμερινό 2016-17) Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου Μάθημα 2 Πείραμα Rutherford και μέγεθος πυρήνων, Πυρήνες-συμβολισμοί Κώστας Κορδάς

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : AΤΟΜΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : AΤΟΜΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : AΤΟΜΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ Ο J.J. Thomson πρότεινε στο ομώνυμο πρότυπο του πυρήνα ότι τα ηλεκτρόνια κινούνται μηχανικά σε σταθερές τροχιές με ισοδύναμο θετικό φορτίο κατανεμημένο ομογενώς στη μάζα του

Διαβάστε περισσότερα

ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟς Ε. ΒΑΓΙΟΝΑΚΗς. Καθηγητής Πανεπιστημίου Ιωαννίνων ΣΩΜΑΤΙΔΙΑΚΗ ΦΥΣΙΚΗ. Μια Εισαγωγή στη Βασική Δομή της Ύλης

ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟς Ε. ΒΑΓΙΟΝΑΚΗς. Καθηγητής Πανεπιστημίου Ιωαννίνων ΣΩΜΑΤΙΔΙΑΚΗ ΦΥΣΙΚΗ. Μια Εισαγωγή στη Βασική Δομή της Ύλης ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟς Ε. ΒΑΓΙΟΝΑΚΗς Καθηγητής Πανεπιστημίου Ιωαννίνων ΣΩΜΑΤΙΔΙΑΚΗ ΦΥΣΙΚΗ Μια Εισαγωγή στη Βασική Δομή της Ύλης πανεπιστημιακεσ ΕΚΔΟΣΕΙς Ε.Μ.Π. Κωνσταντίνος Ε. Βαγιονάκης Σωματιδιακή Φυσική, Μια

Διαβάστε περισσότερα

Η χρονική εξέλιξη της δοµής του ατόµου.

Η χρονική εξέλιξη της δοµής του ατόµου. Ατοµικά πρότυπα Η χρονική εξέλιξη της δοµής του ατόµου. ατοµική θεωρία ηµόκριτου ατοµική θεωρία Dalton πρότυπο Rutherford πρότυπο Schrodinger ~450 π.χ ~1800 µ.χ 1904 µ.χ 1911 µ.χ 1913 µ.χ 1926 µ.χ Σε διάρκεια

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο Δ. Σαμψωνίδης Κ. Κορδάς 21 Ιανουαρίου 2011 2 Κουάρκ Κουάρκ και Λεπτόνια Φορτίο (Q) Βαρυονικός Αριθμός (Β) Αντίστοιος

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 6 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1- να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1. Σύµφωνα µε την

Διαβάστε περισσότερα

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου. Μάθημα 15

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου. Μάθημα 15 Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο 2014-15 Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου Μάθημα 15 β-διάσπαση B' μέρος (διατήρηση σπίν, parity, επιτρεπτές και απαγορευμένες διασπάσεις)

Διαβάστε περισσότερα

Experiments are the only means of knowledge. Anyother is poetry and imagination. M.Plank 2 ΟΙ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΤΟΥ MAXWELL

Experiments are the only means of knowledge. Anyother is poetry and imagination. M.Plank 2 ΟΙ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΤΟΥ MAXWELL ΚΥΜΑΤΙΚΗ-ΟΠΤΙΚΗ 7 xpeiments ae the only means o knowledge. Anyothe is poety and imagination. M.Plank 2 ΟΙ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΤΟΥ MAXWLL Σε µια πρώτη παρουσίαση του θέµατος δίνονται οι εξισώσεις του Maxwell στο

Διαβάστε περισσότερα

Κατερίνα Αρώνη Δεκέμβριος 2012

Κατερίνα Αρώνη Δεκέμβριος 2012 Κατερίνα Αρώνη Δεκέμβριος 2012 Η αναζήτηση Από τα αρχαία χρόνια ο άνθρωπος προσπαθούσε να ανακαλύψει τα δομικά συστατικά της ύλης. Ο Αριστοτέλης πίστευε ότι 4 βασικά στοιχεία συνθέτουν τον κόσμο γύρω μας:

Διαβάστε περισσότερα

Μετά το τέλος της µελέτης του 1ου κεφαλαίου, ο µαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση:

Μετά το τέλος της µελέτης του 1ου κεφαλαίου, ο µαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Μετά το τέλος της µελέτης του 1ου κεφαλαίου, ο µαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να γνωρίζει το ατοµικό πρότυπο του Bohr καθώς και τα µειονεκτήµατά του. Να υπολογίζει την ενέργεια που εκπέµπεται ή απορροφάται

Διαβάστε περισσότερα

i. 3 ii. 4 iii. 16 Ε 1 = -13,6 ev. 1MeV= 1, J.

i. 3 ii. 4 iii. 16 Ε 1 = -13,6 ev. 1MeV= 1, J. ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ Θέµα Α Στις ερωτήσεις Α1-Α4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και, δίπλα, το γράµµα που αντιστοιχεί στη φράση η οποία συµπληρώνει σωστά την ηµιτελή πρόταση.

Διαβάστε περισσότερα

Προλεγόµενα. Σπύρος Ευστ. Τζαµαρίας

Προλεγόµενα. Σπύρος Ευστ. Τζαµαρίας Προλεγόµενα Σπύρος Ευστ. Τζαµαρίας 2016 1 S.I. UNITS: kg m s Natural Units δεν είναι ιδιαίτερα «βολικές» για τους υπολογισµούς µας αντί αυτών χρησιµοποιούµε Natural Units που βασίζονται σε θεµελιώδεις

Διαβάστε περισσότερα

Αντιδράσεις των κοσμικών ακτίνων στην ατμόσφαιρα,

Αντιδράσεις των κοσμικών ακτίνων στην ατμόσφαιρα, 1 Αντιδράσεις των κοσμικών ακτίνων στην ατμόσφαιρα, Τα πολυπληθέστερα σωματίδια των Κ.Α. είναι τα πρωτόνια. Όπως έχουμε αναφέρει, η ενέργεια τους είναι υψηλή και αντιδρούν με τους πυρήνες της ατμόσφαιρας.

Διαβάστε περισσότερα

Φυσική ΙΙ (Ηλεκτρομαγνητισμός Οπτική)

Φυσική ΙΙ (Ηλεκτρομαγνητισμός Οπτική) Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Φυσική ΙΙ (Ηλεκτρομαγνητισμός Οπτική) Διάλεξη 1 η Ιωάννα Ζεργιώτη Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε

Διαβάστε περισσότερα

1 p p a y. , όπου H 1,2. u l, όπου l r p και u τυχαίο μοναδιαίο διάνυσμα. Δείξτε ότι μπορούν να γραφούν σε διανυσματική μορφή ως εξής.

1 p p a y. , όπου H 1,2. u l, όπου l r p και u τυχαίο μοναδιαίο διάνυσμα. Δείξτε ότι μπορούν να γραφούν σε διανυσματική μορφή ως εξής. ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ Ασκήσεις Κεφαλαίου V Άσκηση : Οι θεμελιώδεις σχέσεις μετάθεσης της στροφορμής επιτρέπουν την ύπαρξη ακέραιων και ημιπεριττών ιδιοτιμών Αλλά για την τροχιακή στροφορμή L r p γνωρίζουμε ότι

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009 Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009 Τι θα μάθουμε (1) Εισαγωγή: Το Απειροστό και το Άπειρο Που βρίσκεται ο κλάδος αυτός της βασικής έρευνας σήμερα? Γιατί μας ενδιαφέρει?

Διαβάστε περισσότερα

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου)

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Μάθημα 2β: Πειράματα-Ανιχνευτές (α' μέρος) Λέκτορας Κώστας Κορδάς Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Στοιχειώδη ΙΙ, Αριστοτέλειο Παν. Θ/νίκης, 9 Μαρτίου

Διαβάστε περισσότερα

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 12 ΙΟΥΝΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 12 ΙΟΥΝΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 12 ΙΟΥΝΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1 έως 4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009 Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009 ΔΥΟ Μεγάλες, απλές κατηγοριοποιήσεις σωματίων, Ι. Φερμιόνια Μποζόνια Στατιστική Συμπεριφορά Νόμοι διατήρησης. Τα φερμιόνια δεν «καταστρέφονται»

Διαβάστε περισσότερα

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 14 ΙΟΥΝΙΟΥ 2000 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 14 ΙΟΥΝΙΟΥ 2000 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 14 ΙΟΥΝΙΟΥ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ Θέµα 1 ο 1. Σύµφωνα µε το πρότυπο του Bohr για το άτοµο του υδρογόνου: α) το ηλεκτρόνιο εκπέµπει

Διαβάστε περισσότερα

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης (17-12- 2010) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης (17-12- 2010) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης (17-12- 2010) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο 1 γ - διάσπαση Τύποι διασπάσεων Ενεργειακά Ακτινοβολία πολυπόλων Κανόνες επιλογής Εσωτερικές

Διαβάστε περισσότερα