ΤΑ ΕΣΧΑΤΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΤΗΣ ΥΛΗΣ
ΣΤΟΧΟΙ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩ ΩΝ ΣΩΜΑΤΙ ΙΩΝ ΣΗΜΕΡΑ Αναγνώριση των έσχατων συστατικών της Ύλης ιατύπωση µιας Ενοποιηµένης Θεωρίας για την περιγραφή των Αλληλεπιδράσεων µεταξύ τους
ΓΕΓΟΝΟΤΑ ηµόκριτος Άτοµο (αδιαίρετο) Μέχρι το 1932 Πρωτόνιο Νετρόνιο Ηλεκτρόνιο Νετρίνο Φωτόνιο 1945 Νέα σωµατίδια (µέχρι σήµερα περισσότερα από 300) 1963 Quark (Gell-Mann) 1996 Top Quark (Fermilab)
υνάµεις του έκα Το ταξίδι ξεκινάει από τον κήπο της έκθεσης του Μικρόκοσµου στο CERN. Αυτή είναι η κλίµακα διαστάσεων που αναγνωρίζουµε καλύτερα (η δική µας κλίµακα)
10 1 m
10 2 m
10 3 m Η έκθεση του Μικρόκοσµου στο CERN (στο( κέντρο της εικόνας) όπως την βλέπει το µάτι ενός πουλιού
10 4 m Η περιοχή της εικόνας είναι η ίδια περίπου µε αυτήν που καλύπτει ο µεγαλύτερος επιταχυντής του CERN, ο Μεγάλος Επιταχυντής Συγκρουόµενων εσµών Ηλεκτρονίων Ποζιτρονίων,, LEP (Large Electron Positron collider)
10 5 m
10 6 m
10 7 m
10 8 m
10 9 m Η τροχιά της σελήνης γύρω από τη Γη
10 10 m Τµήµα της τροχιάς της Γης που αντιστοιχεί σε 4 ηµέρες
10 11 m Έξι εβδοµάδες τροχιάς της Γης. Φαίνονται επίσης τµήµατα των τροχιών του Άρη και της Αφροδίτης
10 12 m Οι τροχιές των 4 εσωτερικών πλανητών: Ερµή, Αφροδίτης, Γης και Άρη. Και οι τέσσερις έχουν πετρώδεις επιφάνειες και µεταλλικούς πυρήνες
10 13 m Το ηλιακό σύστηµα. Μόνο η τροχιά του Πλούτωνα, του µακρινότερου πλανήτη, είναι εκτός της εικόνας
10 14 m Το ηλιακό µας σύστηµα χάνεται ανάµεσα στα άλλα αστέρια Από 10 14 µέχρι 10 19 δεν παρατηρούµε και πολλές διαφορές
10 20 m
10 21 m Ο γαλαξίας µας φαίνεται σαν µια δίνη. Οι βραχίονες του κάµπτονται προς τα έξω και περιστρέφονται µε ταχύτητα 900 km/h περίπου
10 22 m Ο γαλαξίας µας αρχίζει και φαίνεται µικρός. Οι δυο µικροί γαλαξίες συνοδοί είναι τα Νέφη του Μαγγελάνου
10 23 m Ο γαλαξίας µας δεν ξεχωρίζει πια από τους άλλους της Τοπικής Οµάδας. Χρειαζόµαστε πάνω από 10 7 (10 εκατοµµύρια) χρόνια για να καλύψουµε την εικόνα αυτή Από 10 23 m έως 10 25 δεν υπάρχουν σοβαρές αλλαγές 25 m
10 26 m Η εικόνα µε τη µεγαλύτερη δυνατή διάσταση. Κάθε ένα από τα 9325 σηµεία είναι γαλαξίες σαν το δικό µας. Συσσωρεύονται σε υπερσµήνη γύρω από τεράστια κενά µε διαστάσεις που φθάνουν τα 150 εκατοµµύρια έτη φωτός
1 m ΚΑΙ ΤΩΡΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΛΛΗ ΜΕΡΙΑ...
10-1 m
10-2 m
10-3 m Το µάτι της µύγας αποτελείται από εκατοντάδες µικρές όψεις, κάνοντας το να µοιάζει µε κερήθρα
10-4 m Το µάτι της µύγας αποτελείται από εκατοντάδες µικρότερα µάτια. Κάθε µια από τις κηλίδες είναι ένας µικρός φακός που καλύπτει ευαίσθητα στο φως κύτταρα
10-5 m Μεταξύ των κηλίδων υπάρχουν αισθητήρια όργανα σε µορφή τρίχας, που µεταφέρουν την πληροφορία από την επιφάνεια του µατιού
10-6 m
10-7 m
10-8 m Στο εσωτερικό του κυττάρου υπάρχει ένα ελικοειδές µόριο, το DNA. Μεταφέρει τη γενετική πληροφορία για την αναπαραγωγή της µύγας
10-10 m Το άτοµο του άνθρακα, βασικό συστατικό της ζωής, αποτελείται από το νέφος 6 αρνητικά φορτισµένων ηλεκτρονίων γύρω από τον θετικά φορτισµένο πυρήνα. Το µεγαλύτερο τµήµα του ατόµου είναι κενό
10-14 m Τα πρωτόνια και τα νετρόνια του πυρήνα αποτελούνται από 3 quark το καθένα
10-15 m
Συµπέρασµα!!!
Σύνοψη Οι νόµοι της φύσης παραµένουν αµετάβλητοι καθώς κατεβαίνουµε στην κλίµακα του χώρου, κάποια φαινόµενα όµως αλλάζουν δραστικά
Με άλλα λόγια... Ο Μικρόκοσµος θα είναι ένας εντελώς διαφορετικός κόσµος από αυτόν στον οποίο ζούµε
Ο ΚΟΣΜΟΣ ΜΑΣ 92 χηµικά στοιχεία διακρίνονται µεταξύ τους από το ηλεκτρικό φορτίο Ze του ατοµικού πυρήνα 99,9,9% µάζας βρίσκεται στον πυρήνα
Μετά την ανακάλυψη του νετρονίου (Chadwick-1932) έγινε αποδεκτό ότι ένας πυρήνας αποτελείται από Ζ πρωτόνια και κάποιο αριθµό Ν νετρονίων
ΙΑΓΡΑΜΜΑ ΠΡΩΤΟΝΙΩΝ ΝΕΤΡΟΝΙΩΝ ΣΤΟΝ ΠΥΡΗΝΑ
Πρωτόνιο (p) 938 MeV Νετρόνιο (n) 939 MeV Ηλεκτρόνιο (e) 0,5 MeV Νετρίνο (ν) 0 MeV (1932) Φωτόνιο (γ) 0 MeV + Αντισωµάτια
Με τον καιρό Λ 0, Σ 0, Σ +, Σ -, 0, +, -, ++ Ω -, Ξ 0, Ξ -, Κ 0, Κ +, Κ - ρ, φ, ω, π 0, π +, π - ~ 300 νέα σωµάτια
1963 SLAC Quarks στο πρωτόνιο 1996 FERMILAB Top Quark! παραγωγή και διάσπαση
ΤΑ ΕΣΧΑΤΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΛΕΠΤΟΝΙΑ Q B (1999) e µ τ -11 0 ν e ν µ ν τ 0 0 QUARKS Q B u c t u c t +2/3 1/3 u c t d s b d s b -1/3 1/3 d s b + ANTIPARTICLES (ΑΝΤΙΘΕΤΟ ΦΟΡΤΙΟ)
Quark Symbol Spin Charge Baryon Number S C B T Mass* Up U ½ +2/3 1/3 0 0 0 0 360 MeV Down D ½ -1/3 1/3 0 0 0 0 360 MeV Charm C ½ +2/3 1/3 0 +1 0 0 1500 MeV Strange S ½ -1/3 1/3-1 0 0 0 540 MeV Top T ½ +2/3 1/3 0 0 0 +1 174 GeV Bottom B ½ -1/3 1/3 0 0 +1 0 5 GeV
ΥΝΑΜΕΙΣ Ισχυρή Πυρηνική ύναµη Ασθενής Πυρηνική ύναµη Ηλεκτροµαγνητική ύναµη Βαρυτική ύναµη
Όλες οι θεµελιώδεις δυνάµεις, ή αλληλεπιδράσεις, µεταξύ των σωµατιδίων της ύλης δρουν µέσω ενός φορέα δύναµης που ανταλλάσσεται µεταξύ των σωµατιδίων που αλληλεπιδρούν
Φορέας Είναι το µέσο χάρις το οποίο διαδίδεται η δύναµη Spin: Ακέραιο (µποζόνια)
Ισχυρή Πυρηνική ύναµη Είναι υπεύθυνη για την συγκόλληση των quarks που οδηγεί στην δηµιουργία πρωτονίων, νετρονίων και σχετικών σωµατιδίων Φορέας: Γλοιόνια (spin=1)
Ασθενής Πυρηνική ύναµη ιευκολύνει την διάσπαση βαρέων πυρήνων σε ελαφρύτερους Φορέας: Μποζόνια Z 0, W - και W + (spin=1)
Ηλεκτροµαγνητική ύναµη εσµεύει τα ηλεκτρόνια στον ατοµικό πυρήνα (συστάδες πρωτονίων και νετρονίων) για την δηµιουργία ατόµων Φορέας: Φωτόνιο (spin=1)
Βαρυτική ύναµη ρα σε µαζικά αντικείµενα. Παρόλο το ότι δεν παίζει κανένα ρόλο σε µικροσκοπικό επίπεδο, είναι η κυριαρχούσα δύναµη στηνκαθηµερινότητα µας και σε όλο το διάστηµα Φορέας: Βαρυτόνιο (spin=2)
ιαγράµµατα Feynman
Η Ηλεκτροµαγνητική Αλληλεπίδραση προκαλεί σκέδαση φορτισµένων σωµατιδίων. Αν ρ1 και ρ2 οι κατανοµές φορτίου δυο ηλεκτρονίων, εµφανίζεται αµοιβαία άπωση µεταξύ τους που οδηγεί σε µεταφορά ορµής µεταξύ των σωµάτων (κλωτσιά)
ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΦΩΤΟΝΙΟΥ ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΓΚΛΟΥΟΝΙΟΥ
> ΥΝΑΜΗ > ΣΩΜΑΤΙ ΙΑ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΕΙ > ΤΑΞΗ ΜΕΓΕΘΟΥΣ > ΕΜΒΕΛΕΙΑ ΙΣΧΥΡΗ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΗΛΕΚΤΡΟ- ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ µεσόνια, βαρυόνια 1 10-13 cm µεσόνια, βαρυόνια, λεπτόνια (όχι νετρίνα) 10-3 ΑΠΕΙΡΗ ΑΣΘΕΝΗΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗ µεσόνια, βαρυόνια, λεπτόνια 10-5 10-15 cm ΒΑΡΥΤΙΚΗ µεσόνια, βαρυόνια, λεπτόνια 10-38 ΑΠΕΙΡΗ
ΣΤΟ ΡΟΜΟ ΓΙΑ ΜΙΑ ΕΝΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΘΕΩΡΙΑ
Ηλεκτρασθενής: Τέλεια συµφωνία Σωµατίδιο Higgs (m~150000mev 150000MeV) Ισχυρή: Λείπει Θεωρητική ουλειά (G.U.T. G.U.T.) Βαρυτική: Λείπει Πειραµατική και Θεωρητική ουλειά (T.O.E.)
Νόµοι της ασθενούς αλληλεπίδρασης έσµιες καταστάσεις Πάντα Άχρωµες ΕΝ υπάρχουν ελεύθερα Quarks ΕΝ υπάρχουν ελεύθερα Γλοιόνια
Α ΡΟΝΙΑ
ΤΟ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ ΣΤΟΝ ΚΟΣΜΟ
Σύγχρονα Πειράµατα επιταχυντές { χρειαζόµαστε: ανιχνευτές
γραµµικοί Επιταχυντές κυκλικοί σταθερού στόχου κυκλικοί συγκρουόµενων δεσµών
ανιχνευτές
πώς δουλεύουν οι ανιχνευτές;
ΚΑΙ ΥΠΑΡΧΕΙ ΚΑΙ ΣΥΝΕΧΕΙΑ...
Εφαρµογές της έρευνας ιατρική µαγνήτες ακτινογραφίες ακτινογραφίες τοµογραφία (PET) τοµογραφία (PET) υπεραγώγιµοι µαγνήτες υπεραγώγιµοι µαγνήτες επιταχυντέςθεραπεία επιταχυντέςθεραπεία καρκίνου καρκίνου θερµοκρασία υγρού θερµοκρασία He υγρού He ηλεκτρικό ρεύµα 10 ηλεκτρικό 000Α ρεύµα 10 000Α ηλεκτρονικά έλεγχος επιταχυντών έλεγχος επιταχυντών fast bus fast bus έλεγχος ανιχνευτών έλεγχος ανιχνευτών WWW Tim Berends-Lee Tim Berends-Lee παγκόσµιος ιστός παγκόσµιος ιστός
Εφαρµογές της έρευνας ιατρική µαγνήτες ακτινογραφίες τοµογραφία (PET) ηλεκτρονικά επιταχυντέςθεραπεία καρκίνου WWW Tim Berends-Lee Tim Berends-Lee παγκόσµιος ιστός παγκόσµιος ιστός
Εφαρµογές της έρευνας ιατρική µαγνήτες ακτινογραφίες ακτινογραφίες τοµογραφία (PET) τοµογραφία (PET) επιταχυντέςθεραπεία επιταχυντέςθεραπεία καρκίνου καρκίνου υπεραγώγιµοι µαγνήτες θερµοκρασία υγρού He He ηλεκτρονικά ηλεκτρικό ρεύµα 10 10000Α WWW Tim Berends-Lee Tim Berends-Lee παγκόσµιος ιστός παγκόσµιος ιστός
Εφαρµογές της έρευνας ιατρική µαγνήτες ακτινογραφίες ακτινογραφίες τοµογραφία (PET) τοµογραφία (PET) υπεραγώγιµοι µαγνήτες υπεραγώγιµοι µαγνήτες επιταχυντέςθεραπεία επιταχυντέςθεραπεία καρκίνου καρκίνου ηλεκτρικό ρεύµα 10 ηλεκτρικό 000Α ρεύµα fast 10 000Α bus ηλεκτρονικά έλεγχος επιταχυντών έλεγχος ανιχνευτών WWW Tim Berends-Lee Tim Berends-Lee παγκόσµιος ιστός παγκόσµιος ιστός
Εφαρµογές της έρευνας ιατρική µαγνήτες ακτινογραφίες ακτινογραφίες τοµογραφία (PET) τοµογραφία (PET) επιταχυντές επιταχυντές Tim Berends-Lee ηλεκτρονικά παγκόσµιος ιστός WWW
...η σηµερινή βασική έρευνα είναι ο σπόρος της αυριανής τεχνολογίας!
ΙΑΣΤΑΣΕΙΣ ΤΟΥ ΧΩΡΟΧΡΟΝΟΥ
ΘΕΩΡΙΑ ΥΠΕΡΧΟΡ ΩΝ Μοναδική θεωρία σε 10 διαστάσεις 10-33 cm
Πίσω στο ταξίδι µας...
Ένας άγνωστος, καινούριος κόσµος!!!
Αν και η φαντασία του Φυσικού ξεφεύγει µερικές φορές
ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ Ενοποιηµένη Θεωρία µε 26 Παραµέτρους Κβάντωση Ηλεκτρικού Φορτίου Family Problem Charge Conjugation Parity (CP) Κοσµολογική Σταθερά ιαστάσεις του Χωροχρόνου Σωµατίδιο Higgs
Η προσπάθεια για την κατανόηση του σύµπαντος αποτελεί ένα από τα ελάχιστα πράγµατα που εξυψώνουν την ανθρώπινη φύση λίγο ψηλότερα από το επίπεδο της φάρσας και της δίνουν λίγη από τη µεγαλοπρέπεια της τραγωδίας Steven Weinberg
ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ: QED - Richard Feynman Ο Χαρακτήρας του Φυσικού Νόµου - Richard Feynman Κβαντικό Σύµπαν Hey & Walters Η ηµιουργία P. W. Atkins In Search of the Ultimate Building Blocks Gerard t t Hooft
ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ Τον καθηγητή µου κ. Θεόδωρο Τοµαρά για την πολύτιµη βοήθεια που µου προσέφεραν οι συνοµιλίες µας, καθώς και τον καθηγητή µου κ. Νικόλαο Τσάµη για το υλικό και τις πληροφορίες σχετικά µε το CERN
ΑΥΤΑ...