Bez nadpisu - PowerPoint PPT Presentation

Loading...

PPT – Bez nadpisu PowerPoint presentation | free to download - id: 71c3f4-N2FkY



Loading


The Adobe Flash plugin is needed to view this content

Get the plugin now

View by Category
About This Presentation
Title:

Bez nadpisu

Description:

Title: Bez nadpisu Author: Vladim r Wagner Last modified by: Vlada Created Date: 11/13/2002 3:08:42 PM Document presentation format: P edv d n na obrazovce – PowerPoint PPT presentation

Number of Views:5
Avg rating:3.0/5.0
Slides: 22
Provided by: Vlad84
Learn more at: http://hp.ujf.cas.cz
Category:
Tags: bez | haji | nadpisu

less

Write a Comment
User Comments (0)
Transcript and Presenter's Notes

Title: Bez nadpisu


1
Symetrie a jejich narušení ve fyzice
elementárních cástic (Nobelova cena za fyziku v
minulém roce)
Jak si s mimozemštanem sdelit co je levá strana a
antihmota
Chytrí lovci stopují konecnou teorii hledáním
známek symetrie. Prírodní zákony jsou
všechny vyjádrením symetrie, a veškerá fyzika je
v jistém smyslu hledáním symetrie.

T. Ferris
Zpráva o stavu vesmíru
Vladimír Wagner Ústav jaderné fyziky AVCR, 250
68 Rež, E_mail WAGNER_at_UJF.CAS.CZ, WWW
hp.ujf.cas.cz/wagner/
1. Úvod 2. Podivné cástice cesta ke studiu
narušení 2.1 Objev podivných cástic
2.2 Problémy se dvema stejnými
cásticemi s ruznými rozpady 3. P C T
symetrie 3.1 Zcadlová symetrie 3.2
Nábojové sdružení - symetrie mezi
hmotou a antihmotou
3.3 Kombinovaná CP symetrie a její
narušení 4. Popis narušení CP-symetrie v
kvarkovém modelu 4.1 Míchání kvarkových
stavu 4.2 CKM matice 5. Záver
2
Proc je duležité zkoumání narušení základních
symetrií?
Odpoved na otázky 1) Proc vzniklo ve vesmíru
více hmoty než antihmoty?
2) Jak sdelit mimozemské
civilizaci, která ruka je levá
a že jsem s hmoty a
ne antihmoty?
P symetrie ? šup za zrcadlo
C symetrie ? zamenit cástice za anticástice
T symetrie ? obrátit tok casu
Prebytek hmoty nad antihmotou baryonová
asymetrie pomer mezi poctem baryonu a fotonu
reliktového zárení (predpoklad reliktní fotony
vznikly pri anihilaci) nb/n? 10-9.
Pochopení zmínených symetrií a jejich narušení
klícové pro pochopení rozdílu mezi hmotou a
antihmotou (Tri podmínky A. Sacharova)
Nutné pro pochopení vzniku našeho sveta (hvezd,
planet i lidí)
3
Zrcadlová symetrie a její narušení
Nezachování parity jak sdelit mimozemštanum
jaká je naše levá a pravá strana
Fyzikální procesy probíhají jinak v levotocivé a
pravotocivé souradné soustave
levá a pravá strana
se liší
obraz v zrcadle je jiný než zobrazovaný
jev
Duležitý vztah mezi hybnostmi (vektor) a momenty
hybností (pseudovektor)
Transformace vektoru pri zrcadlení
Transformace pseudovektoru (axiálního vektoru)
pri zrcadlení
Transformace skaláru pri zrcadlení nemení
se znaménko
Transformace pseudoskaláru pri zrcadlení
mení se znaménko
Parita P kvantové císlo popisující symetrii
vuci zrcadlovému zobrazení
operátor parity zmení znaménko u prostorových
souradnic
P? (r,t)? (-r,t)
Sudá parita znaménko vlnové funkce se nezmení
P? ? P 1 Lichá parita znaménko vlnové
funkce se zmení P? -? P - 1
Systém s orbitálním úhlovým momentem l má paritu
(-1)l
4
Podivné cástice a zvlášte mezony K
Vznik vysoká pravdepodobnost ? silná interakce
?
vždy ve dvojicích
Rozpad dlouhá doba života slabá interakce
!
!
Zákon zachování nové fyzikální veliciny platící
pro silnou a ne slabou interakci
Zavedení podivnosti
K0
K0 ? p- p
K
µ
Zákon zachování podivnosti striktne platí pro
silnou a elektromagnetickou interakci
Zákon zachování podivnosti se narušuje ve slabých
interakcích
p- p
K ? µ ?µ
I u nich se mení jen o jednicku
Fotografie prvních zachycených rozpadu podivných
cástic z kosmického zárení mlžnou komorou
University v Manchesteru umístenou v magnetickém
poli (1946 a 1947) G.D. Rochester a C.C. Butler
(1947)
5
Historická vsuvka pravdepodobne úplne první
pozorované mezony K
1943 L. Leprince-Ringuet a M. Lhéritier
kosmické zárení (francouzské Alpy)
mlžná komora, magnetické pole 0,25
T
Kladne nabitá cástice s hybností zhruba 500 MeV/c
se rozptýlila na elektronu a predala mu hybnost 1
MeV/c
Hmotnost cástice 500 ? 61 MeV/c2
Hmotnost mezonu K 493,68 MeV/c2
6
Najít rešení problému s cásticemi ? a t
? ? p p0
p (I 0) jsou pseudoskaláry P(p) -1
P(2p) P(p)?P(p) 1
pro l 0
t ? p p p-
P(3p) P(p)?P(p)?P(p) -1
? IP 0, 1-, 2, t IP 0-, 1, 1-,
2-
pro l obecné
rozpad
pro t neodpovídá energetické spektrum pionu
Cástice se stejnou hmotností, dobou života a
dalšími vlastnostmi
Liší se pouze v rozpadu na systém s ruznou
paritou ? 1) dve cástice s ruznou vnitrní
paritu? 2) jedna cástice a parita se
nezachovává?
Skupina v Bristolské universite (C. Powell a P.
Flower) zkoumala kosmické zárení -1949 rozpad
nové cástice na tri mezony p
7
Možnost narušení zrcadlové symetrie
Jak v mikrosvete?
Silná a elektromagnetická interakce zrcadlová
symetrie platí
Slabá interakce otázka zustává otevrená
Zkoumání jevu s výsledkem pseudoskalárem (treba
pseudovektor a vektor)
Navržení experimentu pro overení této možnosti
Chen Ning Yang a Tsung-Dao Lee 1922
1926
Beta rozpad a produkce a rozpad podivných cástic
8
Narušení zrcadlové symetrie v rozpadu beta
Orientovaná jádra 60Co - velmi nízké teploty
magnetické pole - usporádání elektronu v
atomu - orientace jader
Porovnání výletu elektronu do úhlu ? a (180o-?)
Chien-Shiung Wu (1912 - 1997)
Výsledek z publikace C.S. Wu
9
cerven 1956
leden 1957
Parita ve slabých interakcích se nezachovává
? a t- jsou jedna cástice K mezon
Chen Ning Yang (35 let) a Tsung-Dao Lee (31
let) Nobelova cena 1957
10
Další narušení zrcadlové symetrie
Stoprocentní narušení zrcadlové symetrie
Existují pouze levotocivá neutrina (helicita 1)
a pravotocivá antineutrina (helicita 1) pouze
P transformace ? levotocivé neutrino na
pravotocivé neutrino
Svet lze rozlišit lehce od zrcadlového sveta
podle Toho zda má levotocivé ci pravotocivé
neutrino
Jak definovat levou a pravou stranu pro
mimozemštana? Lehká neutrální cástice, která se
pozoruje pri rozpadu neutronu je pravotocivá
Existuje celá rada dalších narušení zrcadlové
zejména v procesech, které jdou ciste slabou
interakcí její efekty nejsou prekryty vlivy
silné a elektromagnetické interakce, které obe
zrcadlovou symetrii striktne zachovávají
11
Symetrie vuci transformaci nábojového sdružení
C-symetrie
Zámena znamének náboju (zámena cástic za
anticástice a naopak)
Šup se sveta do antisveta a naopak
Pokud symetrie platí fyzika je stejná pro svet
i antisvet
V mikrosvete se narušuje viz existence pouze
pravotocivého antineutrina a levotocivého
neutrina
Rozpad antijádra 60Co má opacnou asymetrii v
emisi elektronu vuci spinu antijádra
Pokud lze definovat levou a pravou stranu
(napríklad se mimozemštané podívají na stejné
galaxie) stací se zeptat, jestli je neutrální
cástice vznikající pri rozpadu neutrálního
baryonu z jader, které je tvorí.
Nábojová parita C kvantové císlo popisující
symetrii operátor parity
zmení znaménko u prostorových souradnic
C? (Q)? (-Q)
Sudá nábojová parita znaménko vlnové funkce se
nezmení C? ? C 1 Lichá nábojová parita
znaménko vlnové funkce se zmení C? -? C - 1
Pozor !! charakteristické hodnoty C jsou
definovány a stav charakteristický stav operátoru
C, Jestliže náboj, barynové císlo, leptonová
císla jsou nulová
12
Kombinovaná CP symetrie
!! Pokud nevíme jestli nejsou mimozemštané z
hmoty, tak jsme zase v háji !!
Narušení zrcadlové symetrie se kompenzuje
narušením C-symetrie v opacném smeru
reálná situace
reálná situace
rozpad beta 60Co probíhá stejne jako rozpad beta
antijádra 60Co
13
Neutrální mezony K
Liší se pouze podivností podivnost se ve
slabých interakcích nezachovává ? oscilace mezi
stavy K0 a anti-K0.
Míchání stavu ? v rozpadu KL a KS (smes K0 a
anti-K0)
Silná interakce ? podivnost se zachovává ? vidíme
stavy K0 a anti-K0 Slabá interakce ? podivnost se
nezachovává ? vidíme stavy KL a KS
14
Pro systém K0, anti-K0 pak dostaneme tyto
možnosti
  • K?L , ( K? - anti-K? ) / ?2 s lichou CP
    symetrií CP K?L - K?L

K?S , ( K? anti-K? ) / ?2 se sudou CP
symetrií CP K?S K?S
K0 a anti-K0 definovaná nenulová podivnost ?
nedefinovaná hodnota nábojové parity K0L, a K0S,
nedefinovaná hodnota podivnosti ? definovaná
hodnota nábojové parity
a rozpady, které dodržují CP symetrii
Složka K0L ? p p p0 (t 5,1710-8s, CP
-1) K0S ? p p (t 0 ,8910-10s,
CP 1)
Ovšem v roce 1964 se pozorovala - využití
rychlého vymizení K0S
slabá prímes rozpadu K0L ? p p, který
nezachovává CP symetrii
Evidence narušení CP symetrie ? Nobelova cena
1980 J. Cronin V. Fitch
15
Pozorované cástice K0L a K0S jsou tak smesí
puvodních K0L, a K0S,
K0L ? p p- (1,976?0,008)?10-3 K0L ? p0 p0
(0,869?0,004) ?10-3
Asymetrie se tak projevuje také v leptonových
kanálech rozpadu
K?L ? p- e ?e K?L ? p
e- anti-?e
Neprímé narušení CP symetrie e prímes K0S,
v mezonu K0L Prímé narušení CP symetrie e'
rozpad K0L, do kanálu pp
e'/ e (1,80,4)?10-3
Takže pozitron a antihmotu lze definovat tak, že
je to ten nabitý lepton, který se v rozpadu K0L
produkuje ve vetší míre
Narušení CP symetrie CPT teorém ? narušení T
symetrie
16
Standardní model
Hmota je tvorena cásticemi (fermiony s1/2), mezi
kterými pusobí interakce, které jsou
zprostredkovány výmenou cástic (bosony scelé
císlo)
barevný náboj
1) Silná - kvantová chromodynamika (pusobí pouze
na kvarky a z nich složené hadrony baryony a
mezony) 2) Elektromagnetická - kvantová
elektrodynamika 3) Slabá - elektroslabá teorie
Tri druhy interakcí
elektrický náboj
baryony tri kvarky
výmenný charakter interakcí
mezony kvark a antikvark
anticástice
tvorí bežnou hmota za normálních podmínek
Gravitace stojí mimo standardní model je velmi
slabá a v mikrosvete se neprojevuje
17
Popis narušení kombinované CP symetrie
Vysvetlení narušení v rámci kvarkového modelu
Nobelova cena 2008
Tošihide Maskawa
Makoto Kobajaši
18
Kvarková struktura podivných cástic
Míchání kvarku popsané CKM - maticí
K anti-s, u K- s, ant-u K0 anti-s,
d Anti-K0 s, anti-d ? uds
Nutnost zavedení více kvarku než v té dobe známých
Ctyri nezávislé promenné ?1, ?2, ?3 a d nutno
urcit z experimentu
Predpoved nejméne trí generací kvarku
Ješte vetší efekt nastane pro B0 a anti-B0 mezony
a nekteré jiné rozpady spojené s B mezony
Experiment Belle v laboratori KEK
19
LHCb ceká na své B mezony
CP asymetrie ze standardního modelu nestací ?
hledání fyziky za ním
20
Spontánní narušení symetrie
Nobelova cena 2008 !
Yoichiro Nambu
Stav s vyšší energií symetrie existuje
Vakuum (stav s nižší energií) symetrie je
narušena
Generace hmotnosti
Higgsuv mechanismus predpoved existence
Higgsovi cástice
Prvního Higgse už CMS ulovil
Nobelova cena . ?
Peter Higgs pred detektorem CMS
21
Záver
1) Symetrie a jejich narušení jsou fundamentem
fyziky 2) U zrodu objevu narušení zrcadlové
symetrie ležely mezony K 3) Objev projevu
narušení zrcadlové symetrie ve slabých
interakcích v rozpadu beta - lze
definovat pravou a levou stranu 4) Narušení
zrcadlové symetrie je kompenzováno narušením C -
symetrie 5) U neutrálních mezonu K0 pozorujeme
narušení kombinované CP symetrie - lze
odlišit hmotu od antihmoty 6) Oblast fyziky za
níž byla udelena Nobelova cena za fyziku v roce
2008 tesne s tématy rešenými na LHC
hledání higgse, výzkum narušení chirální
symetrie
- projevy narušení CP symetrie v
rozpadech B mezonu
About PowerShow.com