ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

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

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 2η Πετρίδου Χαρά

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

Φερμιόνια & Μποζόνια

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 21η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα Τ3: Χ. Πετρίδου

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 21η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 20η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

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. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ. Ομοτιμία Κβαντικοί Αριθμοί Συμμετρίες και Νόμοι Διατήρησης


Το Καθιερωμένο Πρότυπο. (Standard Model)

Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων (5ου εξαμήνου, χειμερινό ) Τμήμα T2: Κ. Κορδάς & Δ. Σαμψωνίδης


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

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ. Ισχυρές Αλληλεπιδράσεις Γκλουόνια και Χρώμα Κβαντική Χρωμοδυναμική Ασυμπτωτική Ελευθερία

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

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

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

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 12η Πετρίδου Χαρά

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

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

Διάλεξη 16: Παράδοξα σωματίδια και οκταπλός δρόμος

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

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 25η Πετρίδου Χαρά

Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων (5ου εξαμήνου, χειμερινό ) Τμήμα T2: Κ. Κορδάς & Δ. Σαμψωνίδης

Στοιχειώδη σωμάτια. Τα σωμάτια ύλης

Το Ισοτοπικό σπιν Μαθηµα 5ο 30/3/2017

1929 Dirac: Πρώτη αναφορά στην αντιύλη ως λύση της Σχετικιστικής Δ. Εξίσωση Schrödinger, ύλη με αντίθετο φορτίο από το γνωστό.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Εισαγωγή στην Πυρηνική Φυσική και τα Στοιχειώδη Σωµάτια

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 12η Πετρίδου Χαρά

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 3η Πετρίδου Χαρά

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 19/04/16

ΖΑΝΝΕΙΟ ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΠΕΙΡΑΙΑ Η ΕΠΙΣΚΕΨΗ ΣΤΟ CERN

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Πρότυπο Αδρονίων µε Στατικά κουάρκ Ι

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

Νουκλεόνια και ισχυρή αλληλεπίδραση

Στοιχειώδη Σωματίδια II. Διάλεξη 11η Πετρίδου Χαρά

Μάθημα 9o' 12/5/2014

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

s (spin) -s s αξονικό διάνυσμα r p

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

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

Καθ. Κ. Φουντάς, Εργ. Φυσικής Υψηλών Ενεργειών, Παν. Ιωαννίνων

Nobel Φυσικής για Κβαντική Ηλεκτροδυναμική

Μάθημα 15 β-διάσπαση B' μέρος (διατήρηση σπίν, επιτρεπτές και απαγορευμένες

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

β διάσπαση II Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Εισαγωγή στη Θεωρία των Στοιχειωδών Σωµατιδίων

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

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

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

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

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Τμήμα Φυσικής, Α.Π.Θ. 7ο Εξάμηνο

Διάλεξη 17: Το μοντέλο των κουάρκ

Πρότυπο Αδρονίων µε Στατικά κουάρκ ΙΙ

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

E + m. m + E 2m (σ p)/(2m) v. i( p) x = v(p, 97/389

Συστήματα Πολλών Σωματίων

Διάλεξη 18: Καθιερωμένο πρότυπο (1978-?)

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

ΦΥΣΙΚΗ ΙΑΛΕΞΗ 4: Ο ΑΤΟΜΙΚΟΣ ΠΥΡΗΝΑΣ. ιδάσκων Ευθύµιος Τάγαρης Φυσικός, ρ Περιβαλλοντικών Επιστηµών. ρ Ευθύµιος Α. Τάγαρης

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

Διάλεξη 6: Ατομική Δομή Συμμετρία Εναλλαγής

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Spin Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ ΤΡΕΙΣ ΒΑΣΙΚΕΣ ΙΔΕΕΣ KAI ΕΝΑ ΝΟΗΤΙΚΟ ΕΡΓΑΛΕΙΟ

u'+v u= 1+(u'v/c c+c=c Δx Δx'+vΔt' (Δx'/Δt')+v Δt Δt'+(v/c )Δx' 1+(v/c )(Δx'/Δt')

ΛΕΠΤΟΝΙΑ ΗΜ ΚΑΙ ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ FEYNMAN ΔΙΑΣΠΑΣΗ ΜΙΟΝΙΟΥ

Εισαγωγή στη φυσική στοιχειωδών σωματιδίων

Μάθημα 7 Διαγράμματα Feynman

«Από τα Quarks μέχρι το κύτταρο» Κύκλοι Μαθημάτων Σύγχρονης Φυσικής Πρασιανάκης Γιώργος Καραδημητρίου Μιχάλης

Και τα τρία σωμάτια έχουν σπιν μονάδα.

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Τμήμα T3: Χ. Πετρίδου. Μάθημα 9

Ασκήσεις στην Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων

Μάθημα 7 & 8 Κβαντικοί αριθμοί και ομοτιμία (parity) ουσιαστικά σημεία με βάση το άτομο του υδρογόνου ΔΕΝ είναι προς εξέταση


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

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων

Κεφάλαιο 9: Συστήματα Πολλών σωματίων

Κεφάλαιο 39 Κβαντική Μηχανική Ατόμων

Πυρηνική δύναμη Μεσόνια και θεωρία Yukawa Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Αναζητώντας παράξενα σωματίδια στο A LargeIonColliderExperimnent. MasterClasses : Μαθήματα στοιχειωδών σωματιδίων

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

Ο Πυρήνας του Ατόμου

Ατομική δομή. Το άτομο του υδρογόνου Σφαιρικά συμμετρικές λύσεις ψ = ψ(r) Εξίσωση Schrodinger (σφαιρικές συντεταγμένες) ħ2. Εξίσωση Schrodinger (1D)

Φυσική Στοιχειωδών Σωµατιδίων

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Ατομική Δομή ΙΙΙ Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Συστήματα Πολλών Σωματίων Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

Πυρηνικές Δυνάμεις. Διάλεξη 4η Πετρίδου Χαρά

Αλληλεπιδράσεις µε Ανταλλαγή Σωµατιδίων

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Σύστημα με μεταβλητό αριθμό σωματιδίων (Μεγαλοκανονική κατανομή) Ιδανικό κβαντικό αέριο

Διάλεξη 2: Πυρηνική Σταθερότητα, σπιν & μαγνητική ροπή

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 : ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΤΟΥ ΠΥΡΗΝΑ. Η εξίσωση Schrödinger για ένα σωματίδιο χωρίς spin, έχει τη μορφή: ψ 4.1

ΕΑΠ ΦΥΕ40 : Κβαντική Φυσική. Τμήμα Θεσσαλονίκης: Κ. Κορδάς

Μαθήματα Στοιχειωδών Σωματιδίων με Απλά Υλικά

Transcript:

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ Κ. Βελλίδης & Ε. Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ, 018 Συντεταγμένες Κ. Βελλίδη (Στοιχειώδη Σωμάτια): Τομέας ΠΦΣΣ: β όροφος, 10-77-6946 ΙΕΣΕ: β όροφος, 10-77-6895 konstantinos.vellidis@cern.ch 1

Βιβλιογραφία Φυσικής Στοιχειωδών Σωµατιδίων Particle Physics, Martin & Shaw (Wiley): καλό εισαγωγικό σύγγραµµα Introductory High Energy Physics, Perkins (Cambridge): σύγγραµµα προπτυχιακού επιπέδου κατεύθυνσης, υπάρχει και στα ελληνικά ως Εισαγωγή στη Φυσική Υψηλών Ενεργειών (τυπωθήτω) Introduction to Elementary Particles, Griffiths (Wiley): έµφαση στην ιστορική πορεία εξέλιξης της Σωµατιδιακής Φυσικής Modern Particle Physics, Thomson (Cambridge): σύγχρονο σύγγραµµα µεταπτυχιακού επιπέδου Quarks & Leptons, Halzen & Martin (Wiley): κλασσικό σύγγραµµα µεταπτυχιακού επιπέδου

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωµατιδίων Φερµιόνια και Μποζόνια Σωµάτια και Αντισωµάτια Το Καθιερωµένο Πρότυπο: Quarks & Λεπτόνια Βασικές Αρχές Διατήρησης 3

Φερµιόνια και Μποζόνια Εξαιρετικά σημαντική ιδιότητα των σωματίων. Προσδιορίζεται από το σπιν τους. Φερμιόνια Στατιστική Fermi-Dirac Ημιακέραιο Spin h h h Μποζόνια Στατιστική Bose-Einstein ( h h h ) Ακέραιο Spin 4

Φερµιόνια και Μποζόνια Έστω δύο ίδια σωμάτια 1 & περιγράφονται από την κυματοσυνάρτηση ψ(1,). Η εναλλαγή των σωματίων 1 δίνει την κυματοσυνάρτηση ψ(,1) για την οποία ισχύει: Για δύο ταυτόσημα φερμιόνια 1 και Αντισυμμετρική κυματοσυνάρτηση στην εναλλαγή ψ(1,) = ψ(,1) Παρατηρούμε ότι η συνθήκη αυτή αποδίδει την απαγορευτική αρχή του Pauli. Για δύο ταυτόσημα μποζόνια 1 και Συμμετρική κυματοσυνάρτηση στην εναλλαγή ψ(1,) = ψ(,1) 5

Φερµιόνια και Μποζόνια Πειραματική μαρτυρία ύπαρξης δύο ειδών θεμελιωδών φερμιονίων, χωρίς δομή και με διάσταση μικρότερη του 10-19 m: Κουάρκ και Λεπτόνια Κουάρκ Κλασματικά ηλεκτρικά φορτία { /3 e, -1/3 e } Ποικιλία από 6 συνολικά γεύσεις {u, d, s, c, b, t} Υπόκεινται σε όλες τις γνωστές αλληλεπιδράσεις Σε κάθε κουάρκ αντιστοιχεί ένα αντικουάρκ με αντίθετο φορτίο Δεν παρατηρούνται ελεύθερα, αλλά μόνο δέσμια σε αδρόνια Λεπτόνια Τρία ζεύγη λεπτονίων {e, ν e } {μ, ν μ } {τ, ν τ } με φορτία { ± e, 0 } Τα ουδέτερα λεπτόνια ονομάζονται νετρίνα Δεν συμμετέχουν σε ισχυρές αλληλεπιδράσεις Σε κάθε λεπτόνιο αντιστοιχεί ένα αντιλεπτόνιο με αντίθετο φορτίο 6

Φερµιόνια: Κουάρκ & Λεπτόνια 7

Φερµιόνια: Κουάρκ & Λεπτόνια Κβαντικοί Αριθμοί Παραξενιά (strangeness) S = -1 Χάρη (charm) C = 1 Πυθμενικός ~ (bottom) B = -1 Κορυφαίος (top) T = 1 S C ~ B T d 0 0 0 0 u 0 0 0 0 s -1 0 0 0 c 0 1 0 0 b 0 0-1 0 t 0 0 0 1 8

Αδρόνια: Μεσόνια και Βαρυόνια Βαρυόνια Μεσόνια συνδυασμός 3 κουάρκ συνδυασμός κουάρκ-αντικουάρκ (q q q) (q q) Πρωτόνιο p = (u u d) Νετρόνιο n = (u d d) Λάμδα Λ = (u d s) πιόνιο π = ( u d ) Κ 0 καόνιο = ( s d ) Ψ-μεσόνιο = ( c c ) 9

Σωµάτια και Αντισωµάτια Η ύπαρξη αντισωματίων απορρέει από την σχετικιστική κυματική εξίσωση του Dirac (The Quantum Theory of the Electron, 198) εισάγοντας την σχετικιστική κίνηση των ηλεκτρονίων (spin ½) στην κβαντική κυματοσυνάρτηση. Κλασσική κίνηση σωματιδίου σε δυναμικό = r Μη σχετικιστική εξίσωση Schrödinger Αντικατάσταση φυσικών μεγεθών με τελεστές: r h = h r r r r h r r h 10

Σωµάτια και Αντισωµάτια Η αντίστοιχη σχετικιστική εξίσωση (de Broglie, 194) προκύπτει από τη σχέση: 4 c m c p E = με παρόμοια αντικατάσταση, οπότε προκύπτει η εξίσωση για σωμάτια χωρίς spin, η οποία είναι γνωστή σαν εξίσωση Klein-Gordon: Η εξίσωση αυτή έχει σαν λύση το επίπεδο κύμα με τις δύο συζυγείς μορφές: 4 r r h r h = ( ) 4 p p > = = r r h r ( ) 4 p p * * < = = r r h r 11

Σωµάτια και Αντισωµάτια Η λύση με την αρνητική ενέργεια είναι άμεση συνέπεια της τετραγωνικής μορφής της εξίσωσης Klein-Gordon. Σε παρόμοιο αποτέλεσμα καταλήγει και η εξίσωση Dirac, η οποία εισάγεται για την επίλυση (σημειακών) σωματιδίων με ½ spin. Η λύση της έχει επίσης την μορφή: r r r r = p h ( ) όπου u(p) είναι οι αντίστοιχες λύσεις (ιδιοτιμές) της εξίσωσης Dirac (spinors). Η ύπαρξη αρνητικών ιδιοτιμών ενέργειας δημιουργεί απρόβλεπτες συνέπειες στην σταθερότητα του ατόμου του υδρογόνου: Αν υπάρχουν τέτοιες ελεύθερες καταστάσεις, τότε το ηλεκτρόνιο θα μπορούσε να μεταπηδήσει σε αυτές και το άτομο θα παρουσίαζε αστάθεια. 1

Σωµάτια και Αντισωµάτια Ο Dirac πρότεινε πως όλες αυτές οι καταστάσεις είναι κατειλημμένες (θάλασσα Dirac). Απελευθέρωση κάποιας από τις καταστάσεις αυτές αρνητικής ενέργειας ισοδυναμεί με εμφάνιση σωματιδίου αρνητικής μάζας ηρεμίας, το οποίο αποκάλεσε αντισωμάτιο (αντι-ηλεκτρόνιο). 13

Σωµάτια και Αντισωµάτια e - e γ & e γ e - 14

Σωµάτια και Αντισωµάτια γ e - e & e - e γ vacuum γ e - e & γ e - e vacuum 15

Σωµάτια και Αντισωµάτια Πρόβλεψη ύπαρξης αντισωματίων από την σχετικιστική κυματική εξίσωση του Dirac (198): Καταστάσεις αρνητικής ενέργειας του ηλεκτρονίου ερμηνεύονται ως καταστάσεις ενός αντισωματίου, του ποζιτρονίου. Πειραματική ανακάλυψη του ποζιτρονίου (e) από τον Anderson (193) σε πείραμα θαλάμου φυσαλίδων με κοσμικές ακτίνες. 16

Σωµάτια και Αντισωµάτια Γενικευμένη ιδιότητα φερμιονίων & μποζονίων: Σε κάθε σωμάτιο αντιστοιχεί ένα αντισωμάτιο, το οποίο έχει ίδια μάζα με το σωμάτιο, αντίθετο φορτίο και αντίθετη μαγνητική ροπή. Φερμιόνιο Ø Φερμιονικός Αριθμός 1 Αντιφερμιόνιο Ø Φερμιονικός Αριθμός 1 Ο Φερμιονικός Αριθμός διατηρείται! γ Ø e e 0 Ø ( 1) (1)( Για τα μποζόνια δεν υπάρχει αντίστοιχος νόμος διατήρησης. 17

Σωµάτια και Αντισωµάτια Λεπτονικός Αριθμός e - ν e μ - ν μ τ - ν τ L e 1 1 0 0 0 0 L μ 0 0 1 1 0 0 L τ 0 0 0 0 1 1 e ν e μ ν μ τ ν τ L e -1-1 0 0 0 0 L μ 0 0-1 -1 0 0 L τ 0 0 0 0-1 -1 18

Σωµάτια και Αντισωµάτια Διατήρηση Λεπτονικού Αριθμού γ e e π µ ν µ L e : 0 = (-1) (1) L µ : 0 = (-1) (1) µ e ν e ν µ µ e γ L µ : (-1) = 0 0 (-1) L µ : (-1) 0 0 L e : 0 = (-1) (1) 0 Le: 0 (-1) 0 19

Σωµάτια και Αντισωµάτια Κβαντικοί Αριθμοί των Κουάρκ B Q S C ~ B T u 1/3 /3 0 0 0 0 d 1/3-1/3 0 0 0 0 s 1/3-1/3-1 0 0 0 c 1/3 /3 0 1 0 0 b 1/3-1/3 0 0-1 0 t 1/3 /3 0 0 0 1 0

Σωµάτια και Αντισωµάτια Κβαντικοί Αριθμοί των Κουάρκ B Q S C ~ B T u -1/3 -/3 0 0 0 0 d -1/3 1/3 0 0 0 0 s -1/3 1/3 1 0 0 0 c -1/3 -/3 0-1 0 0 b -1/3 1/3 0 0 1 0 t -1/3 -/3 0 0 0-1 1

Σωµάτια και Αντισωµάτια Παράδειγμα παραγωγής ζευγαριού παράξενων σωματίων Λ 0 K p π Αντίδραση: usd sd uud d u Περιγραφή με κουάρκ: Παραξενιά: 1 1 0 0 = Βαρυονικός Αριθμός: = 3 1 3 1 3 1 3 1 3 1 3 1 3 1 3 1 3 1 3 1 Βαρυονικός Αριθμός: 1 0 1 0 =

Βαρυόνια 3

Μεσόνια 4

Οι τρεις γενιές των θεµελιωδών συστατικών 5

Αλληλεπιδράσεις Τα σωμάτια που είναι φορείς των δυνάμεων, είναι πάντα μποζόνια, είτε αυτά είναι «στοιχειώδη» λ.χ. φωτόνια, είτε αυτά είναι σύνθετα «λ.χ. μεσόνια». 6

Μποζόνια 7

ΑΣΚΗΣΕΙΣ Ποιες από τις επόµενες αντιδράσεις επιτρέπονται και ποιες απαγορεύονται. Να εξηγήσετε την απάντησή σας. 8

n p γ ΑΠΑΓΟΡΕΥΜΕΝΗ Μη διατήρηση ηλεκτρικού φορτίου 9

p e γ ΑΠΑΓΟΡΕΥΜΕΝΗ Μη διατήρηση βαρυονικού αριθµού Μη διατήρηση λεπτονικού αριθµού 30

p π γ ΑΠΑΓΟΡΕΥΜΕΝΗ Μη διατήρηση βαρυονικού αριθµού 31

p n π - π 0 Ε Π Ι Τ Ρ Ε Π Τ Η 3

n µ e - γ ΑΠΑΓΟΡΕΥΜΕΝΗ Μη διατήρηση βαρυονικού αριθµού Μη διατήρηση λεπτονικών (e, µ) αριθµών 33

e e - ν e π - ΑΠΑΓΟΡΕΥΜΕΝΗ Μη διατήρηση ηλεκτρικού φορτίου 34

p π - n π 0 Ε Π Ι Τ Ρ Ε Π Τ Η 35

µ π ν µ ΑΠΑΓΟΡΕΥΜΕΝΗ Μη διατήρηση ενέργειας 36

e - ν e γ ΑΠΑΓΟΡΕΥΜΕΝΗ Μη διατήρηση ηλεκτρικού φορτίου 37

p µ - n ν µ Ε Π Ι Τ Ρ Ε Π Τ Η 38