Elementarpartikler Århus Universitet Onsdag 1 November 2006 Hans Fynbo (Kolding Gymnasium 1991)

De ioniske naturfilosoffer

Empedokles teori

Daltons Atomteori

Mendeleevs periodiske system D. Mendelejeff, Zeitscrift für Chemie 12, 405-406 (1869): By ordering the elements according to increasing atomic weight in vertical rows so that the horizontal rows contain analogous elements, still ordered by increasing atomic weight, one obtains the following arrangement, from which a few general conclusions may be derived.

Mendeleevs periodiske system

Brint Helium Natrium

Rutherford spredning It was quite the most incredible event that has ever happened to me in my life. It was almost as incredible as if you fired a 15-inch shell at a piece of tissue paper and it came back and hit you

Bohrs atom-model (1913) Hvorfor er atomet stabilt ? Klassisk forventning af Rutherfords atom To betingelser (korrespondensprincip) Radius og hastighed Energiniveauer Rydberg Deuterium Positronium Andre brintlignende systemer Problemer Hvorfor er atomet stabilt ? Hvad består kernen af ?

Mendeleevs periodiske system

Neutronen (1932)

Kerne (10-14 m)

Bindingsenergi Z protoner Z protoner N neutroner N neutroner A = Z+N Masse = M(AZ) Z protoner N neutroner A = Z+N Masse = Z * M(proton) + N * M(neutron) Bindingsenergi = Z * M(proton) + N * M(neutron) - M(AZ) = Den energi det koster at fjerne alle partiklerne fra hinanden

Stoffets struktur ca. 1933 ? p+, n, e- ,  Elektron Atom (10-10 m) Kerne (10-14 m) p+, n, e- , 



Multipletter med c-quarks

Elektron spredning

Quark potentiel energi og massen af protonen Massen hadroner ? Hvorfor er der ikke frie quarks ?

M = E/c2 (Einsteins 2. lov) Stærk vekselvirkning http://nobelprize.org/physics/laureates/2004/wilczek-lecture.html

Stoflige Partikler Leptoner Quarker e- d e u I - s  c II t- b  t Til enhver partikel hører en tilsvarende anti-partikel -1 2/3 -1/3 Ladning Leptoner Quarker e- electron d down e e-neutrino u up I - muon s strange  -neutrino c charm II t- tau b bottom  -neutrino t top III Vore omgivelser består udelukkende af 1. familie: u, d og e For eksempel: proton = uud, neutron = udd Fermioner: spin-1/2 Familier:

4 fundamentale kræfter  potentiel energi Kraft Vigtig hvor Kraftbærer Tyngdekraft Kosmologi; Planet baner; Graviton (ikke fundet endnu) Svag Radioaktiv henfald; Stjerners energi W+,W-,Z0 (tunge) Elektro-magnetisk Atomfysik; Kemi Foton:  (masseløse) Stærk Hadron dannelse; kernefysik Gluoner: G

Enheder: GeV/c2 (~proton massen) Fermion Masser b t e- d ne u m- s m c 3x10-3 5x10-3 < 10-8 5x10-4 < 0.02 1.8 175 4.5 < 0.0002 0.1 1.5 0.3 t- nt Enheder: GeV/c2 (~proton massen) o Generationerne er identiske bortset fra masser o Stor tilvækst i masse fra generation til generation o Hvorfor egentlig mere end én generation ??

Higgs mekanismen

Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire CERN Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire

The ATLAS Detector at LHC/CERN

Status for bygningen af LHC og ATLAS