Peter Križan

Peter Križan

Moderna fizika 2Uvod

Peter Križan

Vsebina

Uvod

Standardni model osnovnih delcev in njihovih interakcij

Poskusi v fiziki osnovnih delcev

Program predmeta

Pregled literature

Peter KrižanΦϑΟ∆ υϖοδ

DELCI in SILE, urejeni po NADSTROPJIHDELCI in SILE po nadstropjih

Velikost(m) Predmet Sila Smisel Strokovnjak

1021 kopicegalaksij gravitacija

filozof

1014 galaksijezvezdeplaneti

astronom, astrofizik

1 živa bitja instinkti ohranitev vrste biolog, sociolog

10-8 molekule elektro-magnetna

pestrost svetlobe, življenja

kemik, atomski fizik,

10-10 atomi energija atomski fizik

10-14 jedra jedrska kemijski elementi, sonce, reaktor

jedrski fizik

10-15 nukleoni močna, šibka

moja plačafizik osnovnih

delcev

10-18 kvarki? ? filozof

Peter Križan

Kakšen naj bo opis narave?

Dve zahtevi:• Preprost• Pravilen

Peter Križan

Opis narave po Anaksimenesu

Anaksimenes iz Mileta:

Narava je sestavljena iz štirih elementov:• zrak• zemlja• voda• ogenj

Preprost, a napačen...

Peter Križan

Opis narave po MedeljejevuD.I. Mendeljejev:Periodni sistem elementov:

~100 elementov Pravilen, a zapleten...

Peter Križan

J.J. Thomson (1897): odkritje elektrona (NN 1906)

Odkritje elektrona: začetek fizike osnovnih delcev

Peter Križan

A. Einstein, M. Planck: energijski paketi svetlobe (NN 1921, 1918)

A. Einstein: E = mc 2

L. de Broglie: λ B=hc / Ekin (NN 1929)

W. Heisenberg: ∆ E . ∆t ~ h (NN 1932)

Peter Križan

Rutherford, Geiger

Sipanje delcev α na Au foliji

Pozitivni naboj enakomerno porazdeljen po atomu? vsi delci αse morajo sipati pod majhnimi koti.

Poskus: precej delcev α se siplje pod velikimi koti!

Geiger, Marsden

Peter Križan

E.Rutherford (1911): atomi so iz masivnega jedra in elektronskega oblaka

Jedro: 1/1000000000000000 prostornine atoma

Toda: A ni enak Z - razen pri vodiku!

He: Z=2, A=4;

Li: Z=3, A=7Kopija originalnega članka dobite na naslovu http://www.chemteam.info/Chem-History/Rutherford-1911/Rutherford-1911.html

Peter Križan

Jedra so sestavljena iz

protonov in nevtronov !

J. Chadwick: odkritje nevtrona (NN 1935)

Peter Križan

Na poti do osnovnih delcev

Red v periodnem sistemu atomi so sestavljeni iz osnovnejših delcev, protonov in nevtronov v atomskem jedru, in elektronov.

Ali sta torej p in n osnovna delca?

Peter Križan

H. Yukawa: nosilec močne sile med nukleoni je pion π

m π c2 ~ 0,1 GeV

(NN 1949)

Poleg elektromagnetne še dodatna (močna) sila!!!

mca

rerV

ar

=

∝− /

)( Potencial za interakcijo, ki jo prenaša masiven delec z maso m

a: doseg interakcije

Peter Križan

Žarki α v meglični celici

(C. Wilson, NN 1927)

Detekcija delcev

Peter Križan

Detekcija delcevDelec detektiramo tako, da ga pustimo, da interagira s

sredstvom v detektorjuInterakcijo nato zabeležimo (razvijemo filmsko emulzijo,

fotografiramo mehurčke, obdelamo električni signal) in jo interpretiramo – rekonstruiramo reakcijo (‘dogodek’).

Energijske izgube na enoto poti: formula Betheja in Blocha

Peter Križan

Detekcija delcev 2

Energijske izgube na enoto poti: formula Betheja in Blocha

Za βγ<1: dE/dx α 1/β2

počasnejši delci izgubljajo več energije na enoto poti

1/β2

Peter Križan

•Radioaktivni izotopi

•Kozmični delci

•Pospeševalniki

Izvori delcev

Peter Križan

C. Anderson(NN 1936)

e +

Nabit delec prečka ploščo iz Pb

Naboj: predznak iz ukrivljenosti v magnetnem polju B (kaže v sliko)

Masa: iz gibalne količine – polmer kroga - in hitrosti (to pa ocenimo iz izgube ∆E pri preletu svinca)

Odkritje pozitrona

Peter Križan

C. Anderson (1936):

• meritve z meglično celico

• ~4500 m.n.m.

• ~0 m.n.m.

• nov delec, m~0,1 GeV

• NE občuti močne sile

• µ (200 – krat težji od e)

Odkritje miona

Peter Križan

C. Powell: fotografska emulzija, odkritje π (1947)(NN 1950)

Odkritje piona

π−

µ− e−

Pravilno zaporedje: počasnejši delci izgubljajo več energije puščajo debelejšo sled

π− µ− X e− X’

Peter Križan

Rochester, Butler (1947)

K0π−π+ K+

Odkritje kaonov

svinčena plošča

Peter Križan

Čudni delci

Kaoni so primer čudnih delcev: zelo radi nastanejo, razpadejo pa počasi.

Čudni delci nastanejo le v parih: recimop+p p+p+K++K-, ne pa tudi p+p p+p+K0

za nastanek je odgovorna močna interakcija, ki ohranja čudnost S (za K+ S=+1, za K- S=-1)

Razpad: na primer K+ π+ π+ π-: poteka zaradi šibke interakcije, čudnost se ne ohranja

Šibka interakcija: odgovorna tudi za razpad betan p e- ν

Peter Križan

3-krat čudni Ω

Peter Križan

K0 K+

π+

K0K-

π- η,π0

S=1

S= 0

S=-1

Q=0

Q=1

Q=-1

Mezoni:

Periodni sistem: naboj in čudnost

Peter Križan

n p

Σ+

Ξ0Ξ-

Σ- Λ,Σ0

S=0

S:-1

S=-2

Q=0

Q=1

Q=-1

Barioni:

Periodni sistem: barioni

Peter Križan

Na poti do osnovnih delcev

Red v periodnem sistemu atomi so sestavljeni iz osnovnejših delcev, protonov in nevtronov v atomskem jedru, in elektronov.

Ali sta torej p in n osnovna delca?

Težava: imata cel kup sorodnikov (hadronov), ki jih podobno kot atome uvrstimo v neke vrste periodni sistem.

Peter Križan

Na poti do osnovnih delcevMultipleti hadronov ~ periodni sistem.

J=1/2

J=3/2

J=0

J=1

Peter Križan

u: Q=+2/3d: Q=-1/3S: Q=-1/3

M. Gell-Mann: hadroni so sestavljeni iz kvarkov!

Peter Križan1 οκτοβερ ΦϑΟ∆ υϖοδ

Hadroni: sestavljeni iz kvarkov

Mezoni: kvark + anti-kvark barioni: trije kvarki

Peter Križan

Še več kvarkov: najprej kvark c

J/ψe+e-

J/ψµ+µ-

November 1974: odkritje delca J/ψ – vezano stanje kvarka c in anti-kvarka c pri 3,1 GeV/c2 (NN Sam Ting in Burt Richter)

Masa kvarka c ~ 1,5 GeV/c2

SPEAR@SLAC

BNL

Peter Križan

Še več kvarkov: nato kvark b

1977: odkritje delca Υ – vezano stanje kvarka b in anti-kvarka b pri 9,4 GeV/c2

Masa kvarka b ~ 5 GeV/c2

Υµ+µ-

FERMILAB

Peter Križan

Še več kvarkov: in končno t1995: odkritje kvarka t v razpadih t b e+ νe

Eksperiment CDF v FERMILABu

Pri zgornjem dogodku so zabeležili razpada obeh, t in anti-t (zmeraj nastaneta v paru); drugi t je razpadel takole t b d u

_ _ _

Peter Križan

Standardni model

Standardni model:• 2 vrste osnovnih delcev (leptoni, kvarki)• 3 vrste interakcij

• delec, ki poskrbi za maso vseh ostalih (Higgs)

Peter Križan

Sile med osnovnimi delci: izmenjava nosilcev sile

Drsalca na ledu, ki si podajata žogo, se oddaljujeta eden od drugega.

Če je žoga težka, si jo lahko podajata le na kratko razdaljo.

Osnovni delci sodelujejo (interagirajo) med sabo preko nosilcev sile (interakcije)

Peter Križan

Standardni model: osnovni delci

Osnovni delci 1. družina 2. družina 3. družina

kvarki u,d s,c b,t

leptoni e-,νe µ-,νµ τ-,ντ

Peter Križan

Standardni model: Interakcije

Sila - interakcija nosilci sile doseg

elektromagnetna foton γ neskončen

šibka šibki bozoni W+, W-,Z0

zelo kratek

močna gluoni g kratek

Peter Križan

Barioni in mezoni: vezana stanja kvarkov in anti-kvarkov

Mezoni: masaπ+: kvark u + antikvark d 1/7 mp

K+: kvark u + antikvark s 1/2 mp

K0: kvark d + antikvark s 1/2 mp

φ : kvark s + antikvark s 1.1 mp

J/ψ : kvark c + antikvark c 3 mp

B0 : kvark d + antikvark b 5.5 mp

_

__

__

_

Barioni: proton: uud, nevtron: udd

Peter Križan

Šibka interakcija: pretvorba enega kvarka v drugega

Pri prehodu, ki ga povzroči šibka interakcija, sespremeni okus kvarka: recimo du.

Primer:Razpad beta pri nevtronu: (udd) (uud) + e- + νe

Možni prehodi:ud, us, ubcd, cs, cb td, ts, tb

Vsi prehodi niso enako verjetni!

Peter Križan

Matrika CKM

Prehodi med kvarki iste družine so bistveno bolj verjetni (=debelejše črte)

W±qi

qjVij

Prehodi med kvarki z nabojem 2/3 in –1/3: kompleksni matrični elementi unitarne matrike CKM (Cabibbo-Kobayashi-Maskawa)

1

2

3

1

2

30

0.25

0.5

0.75

1

0

0.25

0.5

0.75

1

Peter Križan

Kršitve simetrije med delci in anti delci (CP)

Kompleksnost matrike CKM kršitev simetrije CPRazlika med delci in antidelci, kot smo jo izmerili s spektrometroma

Belle in BaBar, se ujema z napovedjo japonskih fizikov M. Kobayashija in T. Maskawe

Nobelova nagrada 2008 Meritve različnih parametrov Standardnegamodela potrjujejo napoved Kobayashija in

Maskawe

Peter Križan

Ohranitveni zakoni

Pri vseh (do sedaj znanih) interakcijah se ohranjajo:- četverec gibalne količine- vrtilna količina- naboj Q- barionsko število B- čudnost (razen pri šibki interakciji)- parnost (razen pri šibki interakciji)- leptonska števila (ločeno elektronsko, mionsko in

tauonsko)*

* razen pri propagaciji nevtrinov

Peter Križan

Poskusi v fiziki osnovnih delcev

Pospešimo osnovne delce, pri trku se sprosti energija, ta se pretvori v materijo – delce, od katerih so nekateri neobstojni.

Dva načina trkanja:Poskusi s fiksno tarčo Trkalnik

Peter Križan

Kako pospešujemo nabite delce?• Pospeševanje z elektromagnetnim valovanjem (tipična

frekvenca 500 MHz – mobilni telefoni delujejo pri 900 oz. 1800 MHz)

• Valovanje v radifrekvenčni votlini: c<c0

elektron

... podobno deskanju na valovih

Peter Križan

Trkalnik KEK-B in detektor Belle v Tsukubi

~premer 1 km

Tsukuba-san

KEKBBelle

Peter Križan

Izvor e+

RF votline

Detektor

Trkalnik KEK-B pospešuje elektrone in pozitrone do trka

Izvor e-

LINAC

Del obroča trkalnika: magneti in pospeševalni elementi

Peter Križan

Poskus HERA-B: trki pospešenih protonov v

mirujoče protone

Peter Križan

•Izmerimo koordinato točke (verteksa), kjer je potekla reakcija: izmerimo položaj in smer sledi nabitih delcev v bližini te točke.

•Izmerimo gibalno količino nabitih delcev: v močnem magnetnem polju (~1T) izmerimo ukrivljenost sledi, ki jo pustijo nabiti delci.

•Določimo identiteto nabitih delcev (e, µ, π, K, p)

•Izmerimo energijo visokoenergijskih fotonov γ

Kako ugotovimo, kaj se je zgodilo pri trku?

Peter Križan

Kaj izmerimo z detektorjem?

- sledi nabitih delcev v magnetnem polju (polmer kroga je odvisen od gibalne količine delca)

- koordinate točke, od koder sledi izhajajo

- dodatne podatke o identiteti delca

B0 --> K0S J/ψ

K0S --> π- π+

J/ψ --> µ- µ+

Peter Križan

Kaj izmerimo z detektorjem? -2

Kako vemo, da je potekla spodnja reakcija?

B0 K0S J/ψ K0

S π− π+

J/ψ µ− µ+

Za pare π− π+ in µ− µ+ izračunamo invariantno maso:

M2c4=(E1+ E2)2- (p1+ p2)2

Mc2 mora biti za K0S blizu 0.5 GeV,

za J/ψ pa blizu 3.1 GeV.

Ostalo: naključne kombinacije.

µ− µ+

e− e+

π− π+

2.5 GeV 3.0 3.5

zaznamo

Peter Križan

Spektrometer Belle

pragovni števec Čerenkova(aerogel, n=1.015-1.030)

electromagnetnikalorimeter(kristali CsI, 16X0)

števec časa preleta (ToF)supraprevodna tuljava

(B=1.5T)

silicijev detektor verteksov(4 plasti mikropasovnih

detektorjev)

detektor µ and KL(14/15 layers RPC+Fe)

centralna drift komora(majhne celice, He/C2H6)

8 GeV e-

3.5 GeV e+

Peter Križan

Spektrometer Belle in del raziskovalne skupine

Peter Križan

Detektor verteksov

• Eden bistvenih elementov detektorja je detektor verteksa, točke, kjer jemezon B razpadel.

• Zelo občutljiv kos aparature iz 300µm debelih silicijevih plošč z gosto nanešenimi elektrodami: natančnost meritve mesta preleta nabitega delca: 10 µm!

Peter Križan

50 cm

20 cm

Dve koordinati merimo istočasno (na spodnji in zgornji površini).

50µm

Silicijev detektor verteksov

e+

z

e-

Peter Križan

Sledenje delcev v plinu: drift komoraIzkoriščamo ionizacijske izgube nabitih delcev v plinu.

Sproščeni elektroni (iz para elektron-ion) potujejo proti pozitivno nabiti tanki žici, ob površini pomnoževanje električni signal.

V bližini tanke nabite žičke: E = E(r) α 1/r

Če elektron na prosti pot l dobi dovolj energije (eEl > Eionizacija), izbije pri trku z atomom elektron pomnoževanje

Peter Križan

Sledenje delcev: drift komora

40 plasti žic, plinska mešanica recimo He-izobutan ali He-etan.

~2m

~4m

Peter Križan

Identifikacija nabitih delcev

Delce identificiramo po njihovi masi. Kako določiti masobrez tehtanja?

Iz zveze med gibalno količino in hitrostjo: p=γmv

Ločeno izmerimo- gibalno količino p (ukrivljenost tira v magnetnem polju)- hitrost v

čas preleta (~štoparica)ionizacijske izgube (odvisne od hitrosti) velikost kota Čerenkova

Peter Križan

Identifikacija z meritvijo energijskih izgub (dE/dx)

Pri dovolj majhni hitrosti β dE/dx ~ β-2

dE/dx izgube v veliki drift komori

Bistveno za identifikacijo nabitih delcev pri p<1GeV/c

0.1 GeV/c 1 10

Peter Križan

Identifikacija preko sevanja Čerenkova

c/v = cosθ

Na sliki: kot 52o, v = c/cosθ = 340m/s / cos 52o = 552m/sIz kota fronte določimo hitrost krogle!

Fronta pri nadzvočnem letu

Peter Križan

Sevanje delca, ki leti hitreje od svetlobne hitrosti v sredstvu

Nabiti delci s hitrostjo v>c=c0/n, sevajo: sevanje Čerenkova*.

Ponovno: c/v = cosθ

Iz kota, pod katerim je izsevana svetloba, lahko določimo hitrost delca.

*P.Čerenkov, Nobelova nagrada 1958

Peter Križan

Meritev kota Čerenkova

Nabit delec prečka sredstvo z lomnim količnikom n seva svetlobo Čerenkova, to pa zaznamo z detektorji(fotopomnoževalkami).

Smer sevanja (fotonov) določimo iz znane točke izseva in izmerjene točke detekcije.

Peter Križan

Meritev v testnem žarku

Akumulacija Čerenkovih obročev na fotonskem detektorju

Meritev kota Čerenkova

Hibridne fotopomnoževalke

sevalec – aerogel

pionski žarek

Peter Križan

Meritev kota Čerenkova: detektor Čerenkovih obročev

Primeri dogodkov, kot jih zaznajo fotopomnoževalke ob preletu nabitega delca.

Polmer kroga Čerenkov kot

Zadetek v središču kroga:Čerenkovi fotoni, ki jih nabit delec izseva v oknu fotopomnoževalke.

Zelo malo ozadja!

Peter Križan

Identifikacija nabitih delcevHadroni (π, K, p): • Čas preleta (Time-of-flight, TOF)• dE/dx v sledilni drift komori• Čerenkovi detektorji

Elektroni: edini zavorno sevajo (dosti manjša masa kot ostali), povzročijo pljusk nabitih delcev v elektromagnetnem kalorimetru (scintilator+ fotopomnoževalke)

Mioni: interagirajo elektromagnetno, ne sevajo zavorno, preletijo tudi tuljavo magneta in debele železne plošče povratnega jarma.

Peter Križan

Spektrometer Belle

pragovni števec Čerenkova(aerogel, n=1.015-1.030)

electromagnetnikalorimeter(kristali CsI, 16X0)

števec časa preleta (ToF)supraprevodna tuljava

(B=1.5T)

silicijev detektor verteksov(4 plasti mikropasovnih

detektorjev)

detektor µ and KL(14/15 layers RPC+Fe)

centralna drift komora(majhne celice, He/C2H6)

8 GeV e-

3.5 GeV e+

Peter Križan

HERA-B: detector ob fiksni tarči

Peter Križan

Kaj se da s takimi detektorji izmeriti?

Primer: poskus BelleNajbolj odmeven rezultat je meritev kršitve

simetrije CPKaj je to?

Peter Križan

Simetrija CP

Simetrijska operacija CP: pretvori delec v anti-delec

Če se delec in anti-delec ne obnašata vedno enako – torej če na primer različno razpadata, je to kršitev simetrije CP.

Ker je bilo ob nastanka vesolje sestavljeno iz enakega števila delcev in anti-delcev, danes pa je sestavljeno skoraj izključno iz snovi (=delcev), in ne iz anti-snovi, je ta simetrija očitno kršena!

Zelo pomebno: razumeti kako in zakaj je ta simetrija kršena.

Peter Križan

Kršitev CP pri mezonih BKršitev simetrije CP so prvič izmerili pred 40 leti pri nevtralnih

kaonih – in to je bil do pred kratkim edini sistem, kjer smo jo lahko preučevali.

Zakaj naj bi bila kršitev CP drugačna pri drugem paru kvarkov (bd (=B) namesto sd (=K))?

Nekateri pojavi so močno odvisni od energije, ki je zanje na razpolago: masivnejši kvarki so zato potencialno zelo zanimivi.

Kvark b je najtežji kvark, ki še tvori vezano stanje, mezon B.

Meritev kršitve CP pri mezonih B: po odkritju mešanja (ARGUS 1987) taka meritev je možna!

_ _

Peter Križan

S potrpežljivim merjenjem, dan in noč, nekaj let...

Kontrolna soba eksperimenta Belle: nadzor na vsemi komponentami detektorja, prenosom in shranjevanjem podatkov

Časovna odvisnost parametrov pospeševalnika

Peter Križan

2001, rezultat meritve: CP je kršena!

Razlika med delci in antidelci:

Modra: časovni potek razpada anti-B

Rdeča: isto za B

Razlika med obemaporazdelitvama

objavi v PRL in PRD imata več kot 1100 citatov!

Nobelova nagrada 2008 za Kobayashija in Maskawo

Peter Križan

Meritev nevtrinske mase

Maso nevtrinov določimo posredno: če bi bili nevtrini brez mase, bi ne bili možni prehodi enega nevtrina (recimo νe: elektronski nevtrino) v drugega (recimo νµ : mionski nevtrino).

Zato merimo pogostost prehodov νe νµ

Verjetnost za prehod je odvisna od razlike mas obeh nevtrinov, energije in razdalje, ki jo nevtrino preleti, preden ga zaznamo.

Peter Križan

Kako zaznati nevtrine?

Zaznamo jih posredno: elektronski nevtrino povzroči nastanek elektrona, mionski nevtrino nastanek miona,

νe+ n p + e-

νµ + n p + µ-

Toda: verjetnost za tako reakcijo v 100m vode je samo 4 10-16

Potrebujemo velikanski detektor .... in zopet nekaj let za meritve!

Peter Križan

Superkamiokande: primer nevtrinskegadetektorja

Tudi v tem primeru uporabimo Čerenkovo sevanje

11.000 fotopomnoževalk premera 50cm!

60m

40m

Peter Križan

Superkamiokande: zaznavanje elektronov in mionov

Kako zaznamo mion ali elektron? Ponovno preko Čerenkovega sevanja, tokrat v vodi.

Nastali mion oz. elektron seva fotone Čerenkova obroč na steni posode. •mionski obroč: ostri robovi •elektronski: razmazan (zavorno sevanje).

νµ

Peter Križan

Superkamiokande: zaznavanje elektronov in mionov

Detektorji svetlobe: zelo zelo velike fotopomnoževalke mionski obroč

Elektrone ločimo od mionov po vzorcu na detektorju svetlobe.

M. Koshiba (NN2002)

Peter Križan

IceCube: uporabimo led na Antarktiki namesto vode

Fotopomnoževalke merijo čas prihoda Čerenkovih fotonov

Peter Križan

IceCube

Primer dogodka, ki so ga zaznale fotopomnoževalke.

Mion prihaja v detekcijski sistem od spodaj.

Peter Križan

Evropski laboratorij za fiziko delcev CERN

Na lovu za Higgsovim delcem

LHC

Peter Križanmožak..tukaj…

Detektor ATLAS ob LHC

Peter Križan

Razpad Higgsovega delca v dva visokoenrgijska žarka gamma, H γγ, v detektorju ATLAS

Peter Križan

Odkritje Higgsovega delcaPo prvih znakih, da so odkrili Higgsov delec, je bilo treba na končno potrditev počakati še leto dni, da so nabrali dovolj velik vzorec podatkov inopravili dodatne meritve.

- Primerjava števila razpadov Higgsovega bozona v različnih razpadnih kanalih

- Kotne porazdelitve delcev v končnem stanju – določanje lastnosti tega delca (spin – vrtilna količina).

Novi delec ima take lastnosti, kot jih predvideva Standardni model

Nobelova nagrada 2013!

Francois Englert in Peter W. Higgs

Peter Križan

Ali je to to? Ali zdaj razumemo vesolje od začetka dalje?

Žal ne...

Izmerjena kršitev simetrije med delci in antidelci je za 10 redov velikosti premajhna, da bi pojasnila razliko med količinama snovi in anti snovi v vesolju!

Standardni model ne vsebuje četrte interakcije - gravitacije

In nenazadnje: večina vesolja je narejena iz delcev, ki jih ne poznamo...

snov

~nič anti-snovi

temna energija temna snov

Širjenje vesolja na velikih razdaljah

Rotacijska hitrost zvezd v galaksijah

Peter Križan

Standardni model ni dokončna teorija

... Zato več raziskovalnih skupin na različne načine išče odstopanja od sicer izjemno natančno preverjenega Standardnega modela.

Dve poti: • Produkcija delcev s trkalnikom pri najvišjih dosegljivih

energijah (LHC)• Zelo natančni poskusi pri nižjih energijah: izboljšan

detektor Belle (‘Belle II’) ob bistveno zmogljivejšem trkalniku SuperKEK-B.

Dovolj dela tudi za tiste med vami, ki se boste pridružili tem raziskavam!

Peter KrižanΦϑΟ∆ υϖοδ

DELCI in SILE, urejeni po NADSTROPJIHProgram predavanj

Velikost(m) Predmet Sila Smisel Strokovnjak

1021 kopicegalaksij gravitacija

filozof

1014 galaksijezvezdeplaneti

astronom, astrofizik

1 živa bitja instinkti ohranitev vrste biolog, sociolog

10-8 molekule, kristali elektro-magnetna

pestrost svetlobe, življenja

kemik, atomski fizik,

10-10 atomi energija atomski fizik

10-14 jedra jedrska kemijski elementi, sonce, reaktor

jedrski fizik

10-15 nukleoni močna, šibka

moja plačafizik osnovnih

delcev

10-18 kvarki? ? filozof

Peter Križan

• Uvod: narava po nadstropjih, pregled snovi.• Kristali, struktura, nihanja rešetke, specifična toplota• Elektroni v kovinah, električna in toplotna prevodnost • Polprevodniki, stik p-n• Jedrska fizika: lastnosti jeder, sile med nukleoni. Modeli jeder: semiempiričn

formula, lupinski model. Jedrski magnetni moment in magnetna resonanca. • Jedrska fizika: razpadi alfa in beta. Učinki sevanja, uporaba v medicinski

diagnostiki in terapiji. • Jedrske reakcije, sipanje, reakcijski presek. • Cepitev jeder in jedrski reaktor. Zlivanje lahkih jeder. • Pospeševalniki delcev. Detektorji delcev. • Mezoni in barioni • Osnovni delci: kvarki in leptoni• Simetrije v fiziki osnovnih delcev

Program predavanj 1

Peter Križan

• Elektromagnetna interakcija• Šibka interakcija: šibki razpadi leptonov, prehodi med kvarki• Mešanje delcev in antidelcev, kršitev simetrije CP• Standardni model • Mešanje pri nevtrinih• Fizika delcev in razvoj vesolja

Program predavanj 2

Peter Križan

LiteraturaSpletna stran teh predavanj je na:

http://www-f9.ijs.si/~krizan/sola/modfiz2/moderna_fizika.html

•Program (spored)

•Literatura

•Prosojnice

•Spletne povezave

Stran je dosegljiva tudi iz Spletne učilnice FMF

Peter Križan

Literatura

Literatura:

•J. Strnad, Fizika 4, DMFA 2010

•M. Čopič, Zapiski s predavanj

•D. Perkins, Introduction to High Energy Physics, Cambridge University Press, 2000.

•M. Rosina: Jedrska fizika

•J. J. Brehm, W. J. Mullin, Introduction to the structure of matter. Wiley, 1989.

Peter Križan

Dodatne prosojnice

Peter Križan

Detektor Čerenkovih obročev 2Druga možnost – debel sevalec: pretvoriti smer v koordinato.Uporabimo sferično zrcalo: paralelni žarki se sekajo v

goriščni ravnini. Čerenkov kot

večja hitrost manjša