wyklad1 LG 2009, PWr, Fizyka jądrowa, Fizyka cząstek elementarnych
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Eksperymentalna fizyka cząstek
elementarnych
●
Krótka historia fizyki cząstek
–
wielkie odkrycia eksperymentalne
–
rozwój idei teoretycznych
●
Fundamentalne
( elementarne )
składniki materii
●
Podstawowe oddziaływania
–
kwantowy obraz oddziaływań
–
zasięg i siła poszczegolnych oddziaływań
●
Pomiary przekrojów czynnych
●
Rozpady cząstek
–
pomiary czasów życia cząstek niestabilnych
●
Rachunek zaburzeń i diagramy Feynmana
1
Eksperymentalna fizyka cząstek
elementarnych
Fizyka wysokich energii
Badania fundamentalnych / elementarnych składników materii
i ich oddziaływań
fizyka
atomu
fizyka jądra
atomowego
fizyka cząstek
i oddziaływań
elementarnych
10⎯
15
–10⎯
18
m
10⎯
10
m
10⎯
14
–10⎯
15
m
Badanie struktury materii na coraz mniejszych
odległościach
2
Złożona struktura
materii
Procesy rozproszeniowe są tradycyjną
metodą badania struktury materii
Przestrzenna zdolność rozdzielcza ∆r
cząstki rozpraszanej na badanym obiekcie :
∆r ~ ħc / q
ħ
≡
h / 2
π
– zredukowana stała Plancka
( ħc = 0.197GeV • fm, 1 fm = 10
-15
m
c - prędkośćświatła)
q –
przekaz (cztero)pędu pomiędzy
cząstką -”sondą” i badanym obiektem
Dualizm korpuskularno – falowy
- falowe własności materii
-cząstkom o dużej energii odpowiadają małe długości fal de Broglie’a
λ
=
h / p
( dla cząstki o pędzie (p•c) = 1 GeV,
λ
~ 1 fm)
wysoka zdolność rozdzielcza
Wysokie energie cząstek :
duża energia dostępna dla produkcji nowych cząstek,
3
Elementarne składniki materii
● Cząstki elementarne :
są punktowe, nie posiadają wewnętrznej struktury
ani stanów wzbudzonych
●
Historycznie,
do początku lat 30-tych,
za cząstki elementarne uważano
składniki atomów i jąder atomowych :
protony, neutrony i elektrony
oraz
fotony
(kwanty pola elektromagnetycznego) i
neutrina
(elektronowe
),
powstające w rozpadach β jąder.
●
Według współczesnej wiedzy ”naprawdę”
elementarne są
kwarki i leptony
oraz tzw.
bozony pośredniczące
( fotony, gluony i bozony W
±
i Z
0
),
będące nośnikami oddziaływań
m-dzy fundamentalnymi składnikami materii.
●
Potocznie terminem cząstka elementarna określa się obiekty mikroświata
niebędące atomami i jądrami atomowymi, większość z nich ma wewnętrzną
strukturę i nie wchodzi w skład otaczającej nas (normalnej) materii.
4
Krótka historia fizyki cząstek
●
Początek fizyki cząstek sięga odkryć :
promieni X
przez W. C.Roentgena
- 1895, promieniowanie elektromagnetyczne
o energii w zakresie 120 eV – 120 keV,
elektronu
przez J. J. Thomsona
- 1897, eksp. z promieniami katodowymi,
promieniotwórczości naturalnej
przez A. H. Becquerela oraz Piotra Curie i
Marię Curie
- (1896 – 1898), promieniowanie
α
,
β
i
γ
,
prom.
α
-jądra helu,
β
- elektrony i
γ
- fotony o energii E > 100 keV
● 1905 Utożsamienie fotonu z kwantem pola elektromagnetycznego
interpretacja zjawiska fotoelektrycznego przez
A. Einsteina
światło strumieniem niepodzielnych kwantów energii,
nazywanych teraz fotonami
● 1909 – 1911 E. Rutherford, H. Geiger i E. Marsden
Rozpraszanie cząstek α ( pod dużymi kątami ! ) na foliach aluminiowych
odkrycie jądra atomowego
Do roku1932 powstało kilka elektronowo-protonowych modeli jądra
( ewolucja poglądów E. Rutherforda nt. ładunku jądra atomowego
-wg. wykładu prof. A. K. Wróblewskiego ” Fizyka XX wieku” )
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]