Het Fysische Wereldbeeld.

1

• Het Fysische Wereldbeeld.
• Deeltjesfysica en Cosmologie
• Het Standaardmodel
• Intro het atoom
• Fermionen en bosonen
• De 4 elementaire krachten
• Het ijkveld
• Higgs-mechanisme
• De 3 generaties
• Experimenten
• De Cosmologie
• De Big Bang
• Baryosynthese
• Nucleosynthese
• Cobe

2
Atoomkern
3
Atoomkern
Proton
Quarks
Neutron
4
(Einstein)
(Bohr)
Quantum- mechanica
Speciale Relativiteit


(Paul A.M. Dirac)
Elementaire-deeltjesfysica
( Hoge-energiefysica
Quantum-veldentheorie)
5
Volgens de speciale relativiteitstheorie, mag
een deeltje geen ruimtelijke uitgebreidheid
bezitten ...
( Dan zou het deformeerbaar moeten zijn )
6
Volgens de Quantum mechanica kan een deeltje
niet exact gelocaliseerd worden(Dit zou
een oneindige hoeveelheid energie kosten)
7
Paul A. M. Dirac
Richard P. Feynman
8
Fermionen en bosonen
Fermionen
electron, proton, neutron, quarks, neutrinos
materie-deeltjes. Niet twee identieke
deeltjes in dezelfde quantumtoestand. Nemen
daardoor ruimte in beslag. Voorbeeld
(Pauli)
Bosonen
foton, pion, graviton, Higgs-deeltje
kracht-overbrengende deeltjes. Energie-quanta
van velden. Gaan juist wel in dezelfde
qu.-toestand zitten om een veld te
genereren. Voorbeeld
fermion fermion boson
9
(No Transcript)
10
Oneindigheden
11
In de praktijk leidt dit tot een zeer
sterke restrictie van wat kan en wat mag,
in de quantum-veldentheorie.
Renormalisatie
12
De vier elementaire krachten in de
elementaire deeltjes
De elektro-magnetische kracht
De sterke kernkracht
De zwakke kracht
De zwaartekracht
13
Elektro-magnetische kracht

• Vele elementaire deeltjes hebben
  elektrische lading een geheel
• (positief of negatief) veelvoud van de
  proton-lading e

- Deeltjes met spin hebben ook een
magnetische component µ

• De elektromagnetische kracht wordt
  overgedragen door het
• energiequantum van licht, het foton ?.

14
De effecten van de em kracht kunnen zeer
nauwkeurig worden berekend
Het magnetisch moment van het electron kon
worden gemeten
Vgl afstand tot de Maan tot op 0,3 mm
nauwkeurig
Hieruit afgeleid
Vgl afstand tot de Maan tot op 30 cm
nauwkeurig
15
De Sterke Kracht
Proton neutron pion kaon
- werkt uitsluitend op HADRONEN (deeltjes in
atoomkern)
Zeer sterk op korte afstanden ( binnen
atoomkern)
Zeer snelle processen
Resonanties
16
Proton u u d lading 1 Neutron u
d d lading 0 Lambda u d s
lading 0
Wat is de lading van de quarks?
17
De kleur theorie (Quantum-chromodynamica)
8 gluon-kleuren
18
Quark soorten
quarks
Antiquarks
up
down
s
s
s
strange
19
De Zwakke KrachtFermis fundamentele
interactie
hier zijn altijd 4 fermionen bij betrokken
20
Het IntermediaireVector-boson
W
21
Het Yang-Mills veld
C.N. Yang and R.L. Mills, 1954
C.N. Yang
22
Het Yang-Mills veld
C.N. Yang and R.L. Mills, 1954
C.N. Yang
23
Yang - Mills quanta
o
o
-

o

-
neutron
proton

o
24
Multiplets
volgens de Yang-Mills theorie
P
N
Nucleonen
pionen
Yang-Mills deeltjes
25
Net als planeten en tennisballenhebben
elementaire deeltjes ...Spin !
In een Yang-Millsveld, blijft de spin van
een deeltje behouden !
Anti Neutrino
Neutrino
26
In de Yang-Mills theorie is er
symmetrie De deeltjes in een multiplet
moeten identiek zijn. Proton en neutron
lijken op elkaar, maar zijn niet
identiek. We spreken van symmetrie-breking
Ook de eigenschappen van het YM boson zelf
zijn niet zo symmetrisch als in de YM
vergelijkingen zou moeten.
27
Het Higgs-mechanisme
28
Het Higgs-mechanisme
29
Het Higgs-mechanisme
30
Spontane
symmetrie
breking
31
Het Standaard model
sterke kracht
em zwakke kracht
Higgs
32
Total cross sections
CESR
DORIS
PEP
PETRA
TRISTAN
33
The Successes of the STANDARD MODEL
34
The highway across the desert
GUTs
35
LHC
36
CERN deeltjes detector ATLAS
37
Gesimuleerde detectie van een Higgs-deeltje
38
De Supersnaren-theorie