Elementarne čestice Elementarne ili osnovne ili fundamentalne čestice = Najmanji dijelovi od kojih je sastavljena tvar. Do 1950: Elektron, proton, neutron Građa atoma Pozitron, neutrino, antineutrino Beta raspad Mion (1938.) Nakon 1950. Snažan razvoj eksperimentalne i teorijske fizike. Otkriveno mnogo novih čestica (Neke su predviđene teorijski, a neke su nađene eksperimentalno.) Kozmičko zračenje Izvor nekih elementarnih čestica. Snažni akceleratori i precizni uređaji za detekciju. Sudari snopova čestica vrlo visokih energija. Izvor mnoštva novih elementarnih čestica.
Elementarne čestice 1a Elementarne ili osnovne ili fundamentalne čestice = Primjer detekcije:
Elementarne čestice 2 Elementarne čestice = Traju li one vječno? Ili se i one raspadaju? Pokusi: Samo je nekoliko čestica trajno! Među njima je i elektron! Proton Vrijeme poluživota je oko 10 31 s. Dulje nego što se procjenjuje starost svemira. Proton je "skoro stabilan". Neutron (kada je slobodan) Vrijeme poluživota je oko 11 minuta. Ostale čestice. Vremena poluživota su još mnogo kraća! Dogovor: Stabilne čestice = Čestice kojima je vrijeme poluraspada veće od 10-10 s Dogovor: Rezonance = Čestice koje traju vrlo kratko, < 10-21 s Postoji više podjela čestica po grupama, npr: bozoni Čestice koje se ne pokoravaju Paulievom principu isključ. fermioni -Čestice koje se pokoravaju Paulievom principu isključ.
Elementarne čestice 3 Elementarne čestice = Djeluju li međusobno? Teorija koja opisuje elem. čestice i njihovo međudjelovanje je vrlo složena, puno složenija od kvantne teorije atoma (Teorija relativnosti + kvantne zakonitosti.). Klasična fizika Međudjelovanje opisano silom ili pot. energijom. Teorija čestica Međudjelovanje opisano matematičkim pojmovima; grupa, simetrije grupa, polje. Teorija čestica Nosilac međudjelovanja je čestica tzv. kvant polja. Međudjelovanje dviju čestica = Čestice između sebe izmjenjuju (dobacuju) jedan kvant međudjelovanja. Elektromagnetsko međudjelovanje Nosilac međudjelovanja je foton. Slabo međudjelovanje Nosioci međudjelovanja su tzv. intermedijarni bozoni (otkriveni 1983.)
Elementarne čestice 3a Elementarne čestice = Primjer simetrija Barioni. Mezoni
Elementarne čestice 4 Jako međudjelovanje Nosilac međudjelovanja je pion. Gravitacijsko međudjelovanje Nosilac međudjelovanja je tzv graviton (Još nije potvrđen eksperimentalno). Klasifikacija elementarnih čestica: 3 skupine Kvanti elektromagnetskog i slabog polja: foton i intermedijarni bozoni Leptoni: elektron, neutrini, mion, taon Hadroni: Mezoni i barioni Daljnje podjele (tablica:)
Elementarne čestice 5 Klasifikacija elementarnih čestica: 3 skupine Svaka čestica ima i svoju ANTIČESTICU! Masa antičestice jednaka je masi čestice, a električni naboj i mag. moment antičestica su jednakog iznosa ali suprotnog smjera od smjera za čestice. Foton je sam sebi antičestica!
Elementarne čestice 6 Što se događa kada međudjeluju čestica i njena antičestica? Dolazi do poništenja (anhilacije). Njihova ukupna energija se pojavljuje u obliku drugih čestica. Moguć je i obrnut proces: Dolazi do tvorbe parova, npr: γ e + e + Uvjet za gornju tvorbu je da je minimalna energija gama čestice jednaka 1,022 MeV (2 m e c 2 ). Kvarkovi? M. Gell-Mann, 1961. Pretpostavio da se proton, neutron i ostalli hadroni sastoje od manjih čestica, tzv KVARKOVA. U početku samo tri kvarka. Danas se smatra da postoji 6 kvarkova: (u, d, s, c, b, t)
Elementarne čestice 7 Danas se smatra da postoji 6 kvarkova (u, d, s, c, b, t): Svaki od kvarkova ima i svoj antikvark. Primjer građe hadrona pomoću kvarkova: Proton = uud Neutron = ddu
Elementarne čestice 8 Barioni. Mezoni
Elementarne čestice 9 Kvarkovi par svojstava: Električni naboj kvarkova u, c, t je 2e/3, a d, s, b kvarkova je e/3. Dodatna svojstva kvarkova: stranost i šarm (začaranost) Dodatna svojstva kvarkova: Novi kvanti broj boja kromodinamika Kvarkovi = Čestice vrlo neobičnih svojstava! Kvarkovi = U početku samo teorijski, ali danas se smatra da oni ipak postoje!
Elementarne čestice 10 Postoji li veza između 4 osnovna tipa međudjelovanja? W ±, Z
Elementarne čestice 11 1967. S. Weinberg i A. Salam Ujedinili teorijski elektromagnestko i slabo međudjelovanje u elektroslabo! Danas: Cilj: Ujediniti sva međudjelovanja u jedno!