ΗΦυσική του µικροκόσµου και του Σύµπαντος

Σχετικά έγγραφα
ΗΦυσική του µικροκόσµου και του Σύµπαντος

Αυτός ο Κόσµος ο µικρός ο Μέγας. Αθήναι

Οι αθέατες ύλη και ενέργεια στο Σύµπαν. Γ.Ι. Γούναρης, Τµήµα Φυσικής, Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης Μάρτιος 2007

Τι ελπίζουµε να δούµε στον Μεγάλο Αδρονικό Συγκρουστή (LHC) Γ.Ι. Γούναρης, Τµήµα Φυσικής, Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης Μάρτιος 2008

Η ύλη και οι δυνάµεις

Τι ελπίζουμε από τον μεγάλο επιταχυντή στο CERN

Κοσμολογία & Αστροσωματιδική Φυσική Μάγδα Λώλα CERN, 28/9/2010

Τι ελπίζουμε από τον μεγάλο επιταχυντή στο CERN. Γ.Ι. Γούναρης, Τμήμα Φυσικής, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Νοέμβριος 2009

ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ είναι ο τομέας τις ϕυσικής που προσπαθεί να εξηγήσει την γένεση και την εξέλιξη του σύμπαντος χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις και τ

Η κλασσική, η σχετικιστική και η κβαντική προσέγγιση. Θωµάς Μελίστας Α 3

Τι ελπίζουμε να δούμε στον Μεγάλο Αδρονικό Επιταχυντή (LHC) Γ.Ι. Γούναρης, Τμήμα Φυσικής, Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Μάιος 2009


θεμελιακά Ερωτήματα Κοσμολογίας & Αστροφυσικής

Υπάρχουν οι Μελανές Οπές;

H ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΑ ΑΠΟ 100 ΧΡΟΝΙΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΟΣ

Κοσμολογία. Η δομή, η εξέλιξη του Σύμπαντος και τα πειράματα στο CERN. Γιάννης Νταλιάνης (PhD)

Ο Κόσµος ο Μικρός και ο Μέγας: µια βόλτα στα Όµορφα µονοπάτια της σύγχρονης Θεµελιώδους Φυσικής

To CERN (Ευρωπαϊκός Οργανισµός Πυρηνικών Ερευνών) είναι το µεγαλύτερο σε έκταση (πειραµατικό) κέντρο πυρηνικών ερευνών και ειδικότερα επί της σωµατιδι

Δύο Συνταρακτικές Ανακαλύψεις

Η πρόβλεψη της ύπαρξης και η έµµεση παρατήρηση των µελανών οπών θεωρείται ότι είναι ένα από τα πιο σύγχρονα επιτεύγµατα της Κοσµολογίας.

ΕΞΕΡΕΥΝΩΝΤΑΣ ΤΟ ΣΥΜΠΑΝ ΜΕ ΤΑ ΚΥΜΑΤΑ ΤΗΣ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ

Aναλαµπές ακτίνων -γ

Δρ Μάνος Δανέζης Επίκουρος Καθηγητής Αστροφυσικής Τμήμα Φυσικής ΕΚΠΑ. Μελανές Οπές

Η μουσική των (Υπερ)Χορδών. Αναστάσιος Χρ. Πέτκου Παν. Κρήτης


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

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΙΑΚΗ ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ

Η «ΦΥΣΗ» ΤΟΥ ΚΕΝΟΥ ΚΑΙ ΤΗΣ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ

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

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΤΡΙΤΗ 22 MAIΟΥ 2007 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σεμινάριο Φυσικής Ενότητα 14

ΕΜΕΙΣ ΚΙ Ο ΚΟΣΜΟΣ. Λεονάρδος Γκουβέλης. Διημερίδα Αστροφυσικής 4-5 Απριλίου

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Η Φυσική που δεν διδάσκεται ΣΥΛΛΟΓΟΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΚΡΗΤΗΣ

Το Καθιερωμένο Πρότυπο. (Standard Model)

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΤΑΞΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2003

ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2007 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2013

«Ταξίδι» στην Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Κύκλοι Μαθημάτων Σύγχρονης Φυσικής Πρασιανάκης Γιώργος Καραδημητρίου Μιχάλης

1 Μονάδες - Τυπικά μεγέθη. 2 Η Διαστολή και η Ηλικία του Σύμπαντος ΚΟΣΜΟΓΡΑΦΙΑ. 2.1 Ο νόμος του Hubble. Διδάσκων: Θεόδωρος Ν.

ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΩΡΙΩΝ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΠΑΤΡΑΣ ΧΕΙΜΩΝΑΣ 2004 Κ.Ν. ΓΟΥΡΓΟΥΛΙΑΤΟΣ

Νετρίνο το σωματίδιο φάντασμα

ΖΗΤΗΜΑ 2 ο 220. µετατρέπεται σε βισµούθιο -212 ( Bi) διασπάσεων: 220. Α. Το ραδόνιο 220 ( 1. Να συµπληρώσετε τις παραπάνω εξισώσεις.

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

Αστρονομία στις ακτίνες γ

Διάλεξη 22: Παραβίαση της κατοπτρικής συμμετρίας στις ασθενείς αλληλεπιδράσεις

ΓΕΝΝΗΣΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΚΑΙ ΘΑΝΑΤΟΣ ΑΣΤΕΡΩΝ

Γ' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Εισαγωγή στην αστρονοµία Αστρικά πτώµατα (Λευκοί Νάνοι, αστέρες νε. µαύρες τρύπες) Η ϕυσική σε ακρέες καταστάσεις

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 3 ΙΟΥΛΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

CERN black board, Jul Presse écrite après l annonce de la découverte du boson de Higgs au séminaire du 4 juillet 2012 au CERN

Η ΒΑΣΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΣΤΗ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑΚΗ ΦΥΣΙΚΗ


ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2012 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Σ Α Β Β Α Ϊ Η Μ Α Ν Ω Λ Α Ρ Α Κ Η. ΠΑΓΚΡΑΤΙ : Χρ. Σµύρνης 3, Πλ. Νέου Παγκρατίου τηλ:210/ /

Το φως διαδίδεται σε όλα τα οπτικά υλικά μέσα με ταχύτητα περίπου 3x10 8 m/s.

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Κοσμάς Γαζέας

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

Λέανδρος Περιβολαρόπουλος Καθηγητής Παν/μίου Ιωαννίνων

Τα Κύματα της Βαρύτητας

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. Στις παρακάτω ερωτήσεις 1-4, να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα, το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

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

Αστρική Εξέλιξη. Η ζωή και ο θάνατος των αστέρων. Κοσμάς Γαζέας. Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 20 ΜΑΪΟΥ 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

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

ΩΡΙΩΝ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΠΑΤΡΑΣ

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

ΕΠΑ.Λ. Β ΟΜΑ ΑΣ ΦΥΣΙΚΗ I ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 14 MAΪΟΥ 2011 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ

Εξερευνώντας το Σύμπαν με τα Κύματα της Βαρύτητας

0λ έως. Εξάρτηση. ω και ο. του ω: mx x (1) με λύση. όπου το. ), Im. m ( 0 ( ) (2) Re x / ) ) ( / 0 και Im 20.

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 5 ΣΕΛΙ ΕΣ

Διάλεξη 18: Καθιερωμένο πρότυπο (1978-?)

Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β )

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 5 ΣΕΛΙΔΕΣ

ΤΟ ΦΩΣ ΩΣ ΑΓΓΕΛΙΟΦΟΡΟΣ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ. Κατερίνα Νικηφοράκη Ακτινοφυσικός (FORTH)

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

Α1. Πράσινο και κίτρινο φως προσπίπτουν ταυτόχρονα και µε την ίδια γωνία πρόσπτωσης σε γυάλινο πρίσµα. Ποιά από τις ακόλουθες προτάσεις είναι σωστή:

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Β. ΘΕΜΑΤΑ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑΣ

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1.

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Μάθημα 1

Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β )

ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΛΑ Β) ΔΕΥΤΕΡΑ 20 ΜΑΙΟΥ 2013 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Ο Πυρήνας του Ατόμου

Ινστιτούτο Αστρονομίας & Αστροφυσικής, ΕΑΑ

Για την ακραία σχετικιστική περίπτωση λευκού νάνου ο συντελεστής της ολικής κινητικής 2 3/2 3/2

Διάλεξη 17: Το μοντέλο των κουάρκ

L = T V = 1 2 (ṙ2 + r 2 φ2 + ż 2 ) U (3)

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. Στις παρακάτω ερωτήσεις 1-4, να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα, το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝ. ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ 1 ο.

Πυρηνική Επιλογής. Τα νετρόνια κατανέμονται ως εξής;

Transcript:

ΗΦυσική του µικροκόσµου και του Σύµπαντος Γ.Ι. Γούναρης, Α.Π.Θ. Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 1

Περίληψη 1. ΗΦυσική στις αρχές του 20 αιώνα. 2. Ο µικρόκοσµος: Η δοµή και οι συµµετρίες των στοιχειωδών σωµατιδίων και των µεταξύ των δυνάµεων τύπου Maxwell. Το όνειρο της ενοποίησης... Η πίστη στις συµµετρίες... Η συνεχής επανεµφάνιση του 3... Οι µεγάλοι επιταχυντές 3. H µάζα των σωµατίων: Ο µηχανισµός Higgs. Το βαθµωτό πεδίο κατακλύζει το σηµερινό Σύµπαν. Τα σωµάτια Higgs. 4. Νετρίνο και οι ταλαντώσεις τους Μια καινούργια αστρονοµία... 5. Βαρύτης: η πιο άγνωστη δύναµη... Συγκρατεί τους γαλαξίες και δρα και σαν φακός Μαζί µε τις δυνάµεις Maxwell, καθορίζει τον µακρόκοσµο: τ άστρα, τις µελανές οπές, τον χωροχρόνο, 6. Η βασική σύσταση του Σύµπαντος. Η Σκοτεινή Ύλη. Η Σκοτεινή Ενέργεια. Κι άλλα βαθµωτά πεδία... 7. Η Υπερσυµµετρία. 8. Επίλογος Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 2

Αρχές του 20ου αιώνα Είχαν κατανοηθεί οι περιοδικές τροχιές των ουρανίων σωµάτων και είχαν υπερεκτιµηθεί οι δυνατότητες της Κλασσικής Φυσικής (ΚλΦ) Επικρατούσε ένα πνεύµα ευφορίας... Ο Ήλιος ήταν κοντά στο κέντρο του Γαλαξία µας. Θα έπρεπε να καίει κάτι σαν κάρβουνο... Η ύπαρξη άλλων γαλαξιών ήταν άγνωστη. Ήταν µετά τα µέσα του 20ου αιώνα, όταν διαπιστώθηκε ότι στα πλαίσια της ΚλΦ δεν θα υπήρχαν άτοµα, ούτε χηµεία, ούτε ζωή, ούτε αστέρια... Ότι οι δοµές των σωµάτων, δεν κατανοούνται χωρίς την Αρχή της Απροσδιοριστίας και την Κβαντική Μηχανική. Και το Σύµπαν που το νοµίζαµε αιώνιο, βρέθηκε να αυτοδιαλύεται επιταχυνόµενα... Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 3

Από τα µεγάλα στα µικρά... 1m 9 10 m Εκατοµµύρια ατόµων σ ένα DNA µόριο Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 4

Τα συστατικά της ύλης Άτοµο και ο πυρήνας του He Αν m p >m n +m e ή αν ħ=0, δεν θα υπήρχαν άτοµα, ούτε ζωή. Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 5

U(1)xSU(2) xsu(3): τα βασικά στοιχεία της ύλης κατά τριάδες n p e ν e Οι δυνάµεις: µποζόνια µε σπιν=1, 2, 0 Βαρύτης: κβάντουµ βαρυτόνιο σπιν=2, m=0 Higgs: κβάντα Higgs σπιν=0 Ύλη και δυνάµεις συµπεριφέρονται σαν σωµατίδια, m >114 GeV Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 6

έσµιες καταστάσεις: τα πρωτόνια και νετρόνια αποτελούνται από 3 κουάρκ. Τα µεσόνια qq (Όταν τα κοιτάµε µε µικρή διακριτική ικανότητα) Όταν κοιτάµε τα q µε υψηλή διακριτική ικανότητα, τότε κάθε q έχει µέσα του, εκτός από τον εαυτό του, και µια απειρία από qqg,, Τα p και n µέσα στους πυρήνες, διατηρούν την αυθυπαρξία τους και δεν συνθλίβονται σ ένα σύνολο από κουάρκ! Γιατί; Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 7

U(1)xSU(2) xsu(3): : Η ισχύς των τριών δυνάµεων Maxwell Υπερσυµµετρία: Ίσως κάποτε οι 3 να αποτελούσαν µία δύναµη... αν η υπερσυµµετρία υπάρχει πραγµατικά. Το όνειρο της ενοποίησης... Η βαρύτης είναι εντελώς διαφορετική από τις άλλες δυνάµεις. Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 8

Τα στοιχειώδη σωµάτια και οι µεταξύ τους δυνάµεις µελετώνται κυρίως µε τους επιταχυντές... Η βαρύτης, συνήθως αµελητέα στην φυσική των στοιχειωδών σωµατιδίων... LHC Περίµετρος: Γ.Ι. Γούναρης 27 χιλµ ΕΕΦ-Λαµία 2006 9

Μηχανισµός Higgs: Η µάζα που χαρακτηρίζει το κάθε σωµάτιο εξαρτάται και από το περιβάλλον του. Το «κενό» µέσα στο οποίο ζει Το περιβάλλον µπορεί να περιέχει σωµάτια (πραγµατικά ή δυνάµει), ή απλώς πεδία, που συγκεντρώνονται γύρω από οποιοδήποτε δεδοµένο σωµάτιο, µεταβάλλοντας τις ιδιότητες κινήσεως του. Έτσι µπορεί να αυξήσει την αντίσταση στη κίνησή κάποιου σωµατιδίου, και να του δώσει µάζα. Μέσα σε ένα υλικό π.χ. µε δείκτη διαθλάσεως n, το φωτόνιο θα µπορούσε να πάρει µάζα m γ n 1 Το πεδίο Higgs µοιάζει µε ρευστό. Η µη µηδενική τιµή του δίδει στα σωµατίδια µάζα. Και όπως κάθε πεδίο δίδει στο «κενό» πυκνότητα ενεργείας και πίεση. Η Κβ. Μηχ. προσθέτει σ αυτά «άπειρες» συνεισφορές (κάτι µας λείπει) Τα πεδία µοιάζουν µε ρευστά Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 10

Το µη-µηδενικό πεδίο Higgs στο «κενό», είναι το περιβάλλον που δηµιουργεί τις µάζες των σωµατιδίων. Τα γ, g, G,... παραµένουν όµως χωρίς µάζα. εν ήταν έτσι στη Αρχή... V ( φ) Higgs Reφ Στην αρχή της ηµιουργίας, οι ιδιότητες του χώρου ήταν τέτοιες, ώστε όλα τα Imφ κουάρκ και τα ImImf=0 φ = 0 λεπτόνια και τα W και Z είχαν µηδενική µάζα... Στο SM αναµένουµε 130 < < 250GeV m H Reφ φκεν m = 0 φ 0 kt 250GeV Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 11 m κεν = 0 kt 250GeV 0 ( 2 ) 2 2 4 V ( φ) φκεν φ φκεν

Το σηµερινό βαθµωτό πεδίο Higgs κατακλύζει το αισθητό Σύµπαν. Η τιµή του στον κενό χώρο καθορίζει το σηµερινό «περιβάλλον» και τις σηµερινές µάζες των σωµατιδίων. Μπορεί να υπάρχουν περισσότερα τέτοια πεδία Higgs. Κανείς δεν ξέρει Το φαινόµενο του πληθωρισµού στην αρχή, και της επιταχυνοµένης διαστολής σήµερα, (αλληλένδετης µε την Σκοτεινή Ενέργεια), ίσως οφείλονται επίσης σε βαθµωτά πεδία. Θα επανέλθω σ αυτό Τέτοια βαθµωτά πεδία πρέπει να υπάρχουν. εν µπορέσαµε να φαντασθούµε τίποτε άλλο. Αναπόφευκτη συνέπεια της Κβαντικής Μηχανικής είναι ότι οι κυµατικές ταλαντώσεις των πεδίων στον χώρο και χρόνο θα εµφανίζονται σαν σωµατίδια. Σαν τα σωµατίδια Higgs π.χ.. εν έχουµε δει κανένα ως τώρα Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 12

M. Spira et al. Πιθανοί τρόποι παραγωγής του SM σωµατιδίου Higgs στο LHC NLO Cross sections gg σύντηξη WW, ZZ σύντηξη Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 13

Ποσοστά δυνατών διασπάσεων του SM Higgs Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 14

Οι 3 νετρίνο καθορισµένης χροιάς ν e νµ ντ,, e µ τ Νετρίνο: Σχετικιστικά, κβαντικά και ουδέτερα. Οι συνήθεις αστέρες είναι σχεδόν διαφανείς στο πέρασµά τους. Η µεγάλη τους εµβέλεια και η µη-εκτροπή τους κατά την διαδροµή, παρέχουν πληροφορίες για την Γη, τον Ήλιο, τους γαλαξίες, το Σύµπαν ολόκληρο Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 15

θ θ Τα 3 νετρίνο καθορισµένης µάζης 12 23 13 θ < 14 0 32.6, 0 45, 0 m m > 0, m m, m m = 2 2 2 2 2 2 12 2 1 13 3 1 23 3 2 13 12 Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 16

Νετρίνο: ταλαντώσεις και πηγές Οι εντάσεις των πεδίων νετρίνο καθορισµένης µάζας παραµένουν ανεξάρτητες των (x,t): εν ταλαντώνονται. Τα νετρίνο καθορισµένης χροιάς είναι «µείγµατα» νετρίνο καθορισµένης µάζης. Η ένταση ενός πεδίου νετρίνο που γεννήθηκε µε καθορισµένη χροιά και ταξιδεύει, ταλαντώνεται ανάµεσα στις 3 δυνατές χροιές του. Τα νετρίνο παράγονται και ανιχνεύονται κατά την χροιά τους, αλλά ταξιδεύουν κατά τη µάζα τους. ν j ( xt, ) exp i( p x j Et) Επίγειες και αστρικές πηγές νετρίνο ν j Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 17

ν-τηλεσκόπιο NESTOR NESTOR Η καταβύθιση ενός αστερία Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 18

Τα κοσµολογικά όρια των µαζών των νετρίνο είναι συνήθως ισχυρότερα των εκ των επιγείων πειραµάτων! Και τα κοσµολογικά όρια για τον δυνατόν αριθµό των νετρίνο Ν eff είναι επίσης εντυπωσιακά! Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 19

Η βαρύτης καθορίζει τις τροχιές. ρα και ως φακός, επιτρέποντας την παρατήρηση πολύ αποµακρυσµένων γαλαξιών Ιδεωδώς δηµιουργείται πλήρης δακτύλιος Einstein Συνήθως τα είδωλα είναι πολλαπλά και παραµορφωµένα α για 4G m c ξ N 2 ξ 2G m N c 2 = ξ= παράµετρος κρούσης της φωτο-τροχιάς από τον «φακό». r g Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 20

Είδωλα βαρυτικής οπτικής Ένα αστέρι πίσω απ τον Ήλιο Το βαρυτικό πεδίο ενός σµήνους γαλαξιών στο κέντρο δρα σαν «βαρυτικός φακός» σχηµατίζοντας εντόνως παραµορφωµένα είδωλα µακρινών γαλαξιών που βρίσκονται πίσω του. Μια εντυπωσιακή επιτυχία της ΓΣ Η µορφή των ειδώλων επιτρέπει τον υπολογισµό της µάζας του «βαρυτικού φακού» και την κατανοµή της. Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 21

1Ε 0657-56 Bullet cluster µε οπτικό τηλεσκόπιο σε απόσταση D=3.5 x 10 9 έτη φωτός. Χιλιάδες γαλαξίες και βαρυτικά είδωλα πιο µακρινών γαλαξιών (Αυγ. 2006) Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 22 Ένας γαλαξίας σαν τον δικό µας

1Ε 0657-56 Bullet cluster: Τα κέντρα µάζης της συνήθους και σκοτεινής ύλης δεν συµπίπτουν Οπτικό: Χιλιάδες γαλαξίες Ατιν. Χ: Θερµά αέρια T~10 8 K Σκωτ. Ύλη : βαρυτικά είδωλα Ένας γαλαξίας σαν τον δικό µας Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 23

1Ε 0657-56, Bullet cluster Απόσταση: 3.5x10 9 έτη φωτός. Συνολικό παρατηρούµενο µέγεθος ~3x 10 6 έτη φωτός Η σύγκρουση έγινε 150 x 10 6 χρόνια προηγουµένως εξιά θερµή αέρια µάζα (κόκκινο) : 70 x 10 6 Κ Αριστερή θερµή αέρια µάζα (κόκκινο): 100 x 10 6 Κ Ηταχύτηςµε την οποίαν συγκρούονται τα δύο σµήνη υπολογίζεται σε 4500 km/s. Για πρώτη φορά παρατηρήθηκε περιοχή του Σύµπαντος όπου η Σκοτεινή ύλη είναι χωρισµένη από την Συνήθη. Τα κέντρα µάζης της συνήθους και σκοτεινής ύλης δεν συµπίπτουν στην περίπτωση αυτή. Είναι συνεπώς αδύνατον να κατανοήσουµε την βαρυτική της ευστάθεια, αλλάζοντας απλώς την Νευτώνεια δυναµική σε µεγάλες αποστάσεις. Η ύπαρξη ΣΥ είναι αναπόφευκτη. Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 24

Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 25

Μελανές οπές: τυλιγµένες µέσα στους ορίζοντές τους αποτελούν αναπόφευκτο επακόλουθο της Γενικής Σχετικότητος. Οι µελανές οπές στο Σύµπαν... υπεύθυνες για πολλά βαρυτικά είδωλα κώνος φωτός ct y x ds = c dt dr 2 2 2 2 2 2 2 dr = dt c dt 0 Ορίζοντας της µελανής οπής Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 26 r g = 2mGN 2 c

Κλασσικές µελανές οπές: καταβροχθίζουν οτιδήποτε πέφτει επάνω στην επιφάνειά τους. εν έχουν σύσταση. Έχουν όµως µάζα, ηλεκτρικό φορτίο, στροφορµή, θερµοκρασία T, εντροπία S Το ισχυρό πεδίο βαρύτητος γύρω από την µελανή οπή µπορεί να προκαλέσει κρίσιµες πυκνότητες αερίων, από τις οποίες να ξεκινήσουν καινούργιοι αστέρες Οι κβαντικοί νόµοι τις επιτρέπουν να ακτινοβολούν αχνά Αν είναι πολύ µικρές, ενδεχοµένως και να εξατµίζονται και να αποδίδουν την πληροφορία που κατεβρόχθισαν. λ r g µήκος κύµατος ακτινοβολίας. τ G m 2 3 N χρόνος ηµιζωής N 10 1 Ac 1 r 3 2 S =, A rg, T 4 GN g Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 27 c G < m< 6 M

WMAP: Το νεογέννητο Σύµπαν... µέσα στο αρχαιότερο Φως! Μόλις 350000 ετών! Σύµπαν περιέχει κυρίως Σκοτεινή Ύλη και Σκοτεινή Ενέργεια! Ελάχιστη γνωστή ύλη. (NASA 16 Μαρ. 2006) Οι συχνότητες του φωτός αυτού έχουν κατανοµή µέλανος σώµατος. Η ένταση του καθορίζεται από την θερµοκρασία του... Λευκές γραµµές παριστούν πόλωση. Η θερµοκρασία ελαττώνεται κατά την φορά: κόκκινο, κίτρινο, πράσινο, µπλε, µαύρο Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 28

Ησκοτεινή ύλη και ενέργεια Γωνιακή εξάρτηση των διακυµάνσεων των θερµοκρασιακών. (Μαρ. 2006) m ν < 1eV j j Συνδυάζοντας µε την µελέτη υπερκαινοφανών Ia : Γνωστή Ύλη º4%, Ψυχρή σκοτεινή ύλη º20%, Σκοτεινή Ενέργεια º76%, Θερµή σκοτεινή ύλη (ν) º0%. Βαθµωτά πεδία κατακλύζουν το Σύµπαν επιταχύνοντας την διάλυσή του ;; T T T + T 1 2 1 2 θ 12 Επανιονισµός: zº15 Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 29

Τι είναι η Σκοτεινή Ενέργεια (ΣΕ) ή Ενέργεια του Κενού; Εκτεταµένα πραγµατικά βαθµωτά πεδία j, εξαρτώµενα µόνον από τον χρόνο, 2 ϕ δηµιουργούν πυκνότητα ενεργείας ε = + V( ϕ) = T + V 2 και πίεση 2 ϕ p = V( ϕ) = T V 2 Οι WMAP παρατηρήσεις προτείνουν VàT º0. Η κινητική ενέργεια είναι δηλαδή αµελητέα και η πίεση εντόνως αρνητική. Και, σύµφωνα µε την Γενική Σχετικότητα, η διαστολή είναι τότε επιταχυνόµενη και η βαρύτης µοιάζει να αποκτά µια απωστική συνιστώσα.. Υπάρχουν τέτοια πεδία; Αν ΝΑΙ, θα µπορούσαν να περιγράψουν τον πληθωρισµό στην αρχή της ηµιουργίας και την επιταχυνόµενη αυτοδιάλυση του σήµερα. Την ΣΕ την έχουµε δει. Όµως κβαντικές διεγέρσεις των ανωτέρω πεδίων υπό την µορφή στοιχειωδών σωµατιδίων, δεν έχουµε δει! Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 30

Ψυχρή Σκοτεινή Ύλη Η ψυχρή Σκοτεινή ύλη δεν κινείται έντονα. Συγκρατείται από την βαρύτητα και ενισχύει τις συµπυκνώσεις της συνήθους ύλης και την γέννηση γαλαξιών. (Murayama) Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 31

Αν είχαµε σηµαντική συνεισφορά από θερµή ΣΥ (νετρίνα) που δεν συγκρατούνται από την βαρύτητα, τότε οι συµπυκνώσεις θα εξαλείφοντο και γαλαξίες δεν θα µπορούσαν να γεννηθούν. Ηθερµή ΣΥ πρέπει να είναι ελάχιστη. (Murayama) Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 32

Η Υπερσυµµετρία διαθέτει ψυχρή Σκοτεινή Ύλη Υπερσυµµετρία: Ο χώρος, ο χρόνος και η ύλη δηµιουργήθηκαν µαζί. Και όλα µαζί αποτελούν συνιστώσες της αυτής οντότητος. Η Υπερσυµµετρία είναι µια γενίκευση των συµµετριών του χωροχρόνου. Εξασφαλίζει την ενοποίηση των τριών δυνάµεων µεταξύ τους, και ίσως και µε τη βαρύτητα. 43 Ίσχυσε τα πρώτα 10 sec, όταν όλες οι δυνάµεις ήταν µία... Απαλύνει τις δυνάµεις στις µικρές αποστάσεις. Παρέχει υποψηφίους για την ψυχρή ΣΎ: νιουτραλίνο, αξιόνια, αξίνο, βαρυτόνια... Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 33

Μια εικόνα των µαζών των προβλεποµένων από την Υπερσυµµετρία νέων σωµατιδίων. χ 1 Το νιουτραλίνο θα µπορούσε να αποτελεί την κυρία συνιστώσα της ψυχρής Σκοτεινής Ύλης. 0 Για τέτοιες µάζες, το LHC αναµένεται να παράγει πάρα πολλά γλουίνο και σκουαρκς. Μέσα στον πρώτο χρόνο θα ξέρουµε... Τότε ίσως καταφέρουµε να µελετήσουµε την ΣΥ σε γήινα πειράµατα pp 0 χ χ 0..., ( i, j) = 1,2,3,4 i j Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 34

HEAT (High Energy Antimatter Telescope): Αγνώστου αιτιολογίας ακτινοβολία e + από το κέντρο του Γαλαξία µας Από αερόστατο µεγάλου ύψους χ χ E 0 0 + 1 1..., e + m χ 0 1 e 8GeV 108GeV Ασφαλέστερο αν ξέραµε τα νιουτραλίνο από επίγεια πειράµατα, και τα χρησιµοποιούσαµε για την κατανόηση της καταστάσεως κοντά στο γαλακτικό κέντρο... Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 35

AGN EGRET: Ψάχνοντας για ΣΥ σε ακτίνες γ από το ιάστηµα Η πλεονάζουσα ακτινοβολία γ από το κέντρο του Γαλαξία, µε Ε γ >10 GeV, ίσως προέρχεται από ΣΥ. Pulsar SNR Radio Galaxy GRB 100 MeV <E γ < 30 GeV ΠλεόνασµαγιαE γ >10 GeV 50 < m 175GeV 0 1 < χ

Επίλογος Για να κατανοήσουµε την σκοτεινή ενέργεια, τον αναπόφευκτο πληθωρισµό, την ύπαρξη µάζης, πρέπει το Σύµπαν να κατακλύζεται από βαθµωτά πεδία. Αλλά αντίστοιχα σωµάτια δεν έχουµε δει... Η ΣΕ δρα σαν «απωστική βαρύτητα» και επιταχύνει την διαστολή του Σύµπαντος. Βρίσκεται ακριβώς στα όρια. Αν ήταν µεγαλύτερη, δεν θα υπήρχαν αστέρια... Και αν οι εντάσεις των τεσσάρων δυνάµεων ξέφευγαν από τις τιµές τους, το Σύµπαν επίσης θα νεκρωνόταν... Το Σύµπαν είναι γεµάτο συµπτώσεις που του εξασφαλίζουν την Ζωή. Υπάρχει µια ανεξήγητη επανάληψη του 3, στις γεωµετρικές διαστάσεις, στις φυσικές διαστάσεις, στις οικογένειες των στοιχειωδών σωµατιδίων, στη µαθηµατική δοµή των τριών δυνάµεων τύπου Maxwell... Όλα αυτά κάτι θέλουν να µας πουν Ίσως πολύ πιο όµορφο από την επιστήµη. Γ.Ι. Γούναρης ΕΕΦ-Λαµία 2006 37