Elementarpartiklar
Elementarpartiklar
Elementarpartiklar
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>Elementarpartiklar</strong><br />
från det allra minsta till det allra största<br />
“Del 2” - Det allra största<br />
Glenn Wouda, Master of Science - Physics<br />
Instuionen för Fysik och Astronomi, Uppsala Universitet. 22 Januari 2013
Ni har hört lite nu om hur smått det allra minsta är...<br />
… hur stort är då det allra största vi känner till? Och<br />
var kommer dessa “små” partiklar in i bilden?
Ni har hört lite nu om hur smått det allra minsta är...<br />
… hur stort är då det allra största vi känner till? Och<br />
var kommer dessa “små” partiklar in i bilden?<br />
En människa =<br />
2 x 10^0 meter
Ni har hört lite nu om hur smått det allra minsta är...<br />
… hur stort är då det allra största vi känner till? Och<br />
var kommer dessa “små” partiklar in i bilden?<br />
En människa =<br />
2 x 10^0 meter<br />
Jorden (diameter) =<br />
1.3 x 10^7 meter
Ni har hört lite nu om hur smått det allra minsta är...<br />
… hur stort är då det allra största vi känner till? Och<br />
var kommer dessa “små” partiklar in i bilden?<br />
En människa =<br />
2 x 10^0 meter<br />
Jorden (diameter) =<br />
1.3 x 10^7 meter<br />
d.v.s. Jorden är ca 10 miljoner<br />
gånger “större”
Solen har en diameter<br />
110 gånger jordens.<br />
Avstånd till solen =<br />
150 miljarder meter =<br />
8 “ljusminuter”
Nu börjar det bli jobbigt att uttrycka avstånd i meter, använd ljus-tider istället<br />
Nu börjar det bli jobbigt att uttrycka avstånd i meter, använd ljus-tider istället<br />
Längd = hastighet x tid<br />
Längd = hastighet x tid<br />
Ljuset har en hastighet = 300 miljoner meter per sekund (83 miljoner km/h )<br />
Ljuset har en hastighet = 300 miljoner meter per sekund (83 miljoner km/h )<br />
Så vi kan ange avstånd som den sträcka ljuset skulle ha färdats på en viss tid<br />
Så vi kan ange avstånd som den sträcka ljuset skulle ha färdats på en viss tid<br />
Tex. 8 ljusminuter = 150 miljarder meter<br />
1 ljusår = 9.5 x 10^15 meter !!!<br />
Ljus fungerar som en “tidsmaskin”,<br />
tex. vi ser solen som den såg ut för 8 minuter sedan, inte som den ser ut “nu”.
Nu börjar det bli jobbigt att uttrycka avstånd i meter, använd ljus-tider istället<br />
Nu börjar det bli jobbigt att uttrycka avstånd i meter, använd ljus-tider istället<br />
Längd = hastighet x tid<br />
Längd = hastighet x tid<br />
Ljuset har en hastighet = 300 miljoner meter per sekund (83 miljoner km/h )<br />
Ljuset har en hastighet = 300 miljoner meter per sekund (83 miljoner km/h )<br />
Så vi kan ange avstånd som den sträcka ljuset skulle ha färdats på en viss tid<br />
Så vi kan ange avstånd som den sträcka ljuset skulle ha färdats på en viss tid<br />
Tex. 8 ljusminuter = 150 miljarder meter<br />
Tex. 8 ljusminuter = 150 miljarder meter<br />
1 ljusår = 9.5 x 10^15 meter !!!<br />
1 ljusår = 9.5 x 10^15 meter !!!
Nu börjar det bli jobbigt att uttrycka avstånd i meter, använd ljus-tider istället<br />
Längd = hastighet x tid<br />
Ljuset har en hastighet = 300 miljoner meter per sekund (83 miljoner km/h )<br />
Så vi kan ange avstånd som den sträcka ljuset skulle ha färdats på en viss tid<br />
Tex. 8 ljusminuter = 150 miljarder meter<br />
1 ljusår = 9.5 x 10^15 meter !!!<br />
Ljus fungerar som en “tidsmaskin”,<br />
tex. vi ser solen som den såg ut för 8 minuter sedan, inte som den ser ut “nu”.
Stjärnor “bor” med andra stjärnor i galaxer<br />
Vår galax heter Vintergatan (milky way) och det<br />
bor ca 100 miljarder stjärnor i den.
Stjärnor “bor” med andra stjärnor i galaxer<br />
Vår galax heter Vintergatan (milky way) och det<br />
bor ca 100 miljarder stjärnor i den.<br />
Vintergatan är ca 100 000<br />
ljusår i diameter och vi bor i<br />
utkanten av den.
Universum är fyllt av galaxer...<br />
… ungefär lika många galaxer i universum som stjärnor i en galax<br />
( 100 miljarder )
Vår närmaste galaxgranne är Andromedagalaxen<br />
2.5 miljoner ljusår bort...<br />
… och den mest avlägsna finns 13 miljarder ljusår bort!
Hur kommer då våra elementarpartiklar in här?
Hur kommer då våra elementarpartiklar in här?<br />
1) Neutriner från rymden<br />
- De växelverkar väldigt svagt = kan färdas långa sträckor
Hur kommer då våra elementarpartiklar in här?<br />
1) Neutriner från rymden<br />
- De växelverkar väldigt svagt = kan färdas långa sträckor<br />
- Elektriskt oladdade =<br />
kan färdas långa sträckor utan att få sin bana störd av<br />
magnetfält från tex stjärnor<br />
Detta betyder att om vi kan detektera neutriner, den riktning<br />
vi mottar dem i = den riktning de sändes ut = vi kan ta redan på<br />
deras källa!
En proton sänds ut från en astrofysikalisk källa, har<br />
elektrisk laddning, får sin bana krökt av magnetfält.
En neutrino sänds ut från en astrofysikalisk källa, har<br />
ej elektrisk laddning, behåller sin bana.
De astrofysikaliska källorna kan vara:<br />
- en supernova, en stjärna som “dör”<br />
Det frigörs, enligt teorier för<br />
hur suparnovor bildas, enorma<br />
mängder neutriner här.
Man fick en signal av neutriner<br />
från en supernova 1987<br />
Första, och hittills enda, observationen.<br />
Man letar efter fler.
Aktiva galaxkärnor<br />
Från mycket avlägsna galaxer, mycket stålning, bla<br />
neutriner, man kan lära sig om galaxers ungdom.
Även från solen<br />
Solen är en gigantisk kärnreaktor!<br />
I dessa kärnreaktioner frigörs det bla<br />
neutriner
Även från solen<br />
Solen är en gigantisk kärnreaktor!<br />
I dessa kärnreaktioner frigörs det bla<br />
neutriner<br />
En foton som bildas i centrum behöver<br />
ca 100 000år på sig att färdas till ytan!<br />
(fotoner = ljus och värme för oss jordbor!)<br />
En neutrino åker rakt igenom = fingeravtryck<br />
av vad som pågår längst in i solen!
Även från solen<br />
- Vi kan alltså lära oss en hel del<br />
om solen, stjärnor och galaxer<br />
genom att studera strålning, och<br />
speciellt neutriner, från dem!<br />
Solen är en gigantisk kärnreaktor!<br />
I dessa kärnreaktioner frigörs det bla<br />
neutriner<br />
En foton som bildas i centrum behöver<br />
ca 100 000år på sig att färdas till ytan!<br />
(fotoner = ljus och värme för oss jordbor!)<br />
En neutrino åker rakt igenom = fingeravtryck<br />
av vad som pågår längst in i solen!
Hur?<br />
Neutrinos växelverkade<br />
ju så svagt....<br />
STORA detektorer, tex IceCube<br />
På sydpolen<br />
1km^3 is som detektormaterial!
2) Mörk materia!<br />
Materia som inte växelverkar med ljus eller<br />
kvarkar, utan enbart med gravitation och svaga<br />
kraften.<br />
En stor del av universums totala energi verkar<br />
bestå av detta!
En hel del bevis för mörk materia,<br />
det första beviset var spiralgalaxers rotationshastighet.<br />
Enligt keplers rörelselagar ska rotationshastigheten gå mot noll<br />
när man går längre och längre ut från galaxens centrum:<br />
Det finns ett samband mellan objekts (stjärnors) massa och<br />
ljusstyrka.<br />
Galaxer har mer massa än vad deras ljusstyrka borde motsvara!
Man anser idag att galaxer är omgivna av ett<br />
“halo” som består av mörk materia<br />
Man försöker idag formulera teorier och<br />
experiment för att ta reda på vad denna mörka<br />
materia består utav!
3) <strong>Elementarpartiklar</strong>s påverkan av universum i storhet<br />
Universum expanderar<br />
Expansionstakten består bla av vilka partiklar som fanns<br />
under det tidiga universum.
Bla påverkas mängden och proportionerna av de lättaste grundämnena som bildades i<br />
“Big Bang Nucleosyntesis” (liknande process som sker inne i stjärnorna)<br />
Atomer formades senare i denna soppa av<br />
protoner, neutroner, atomkärnor och elektroner.<br />
Mycket finjusterat system, lite för mycket eller för lite av något =<br />
inga galaxer, stjärnor eller liv...<br />
Man vill alltså inte att tex kandidaterna för mörk materia sabbar detta...
Protoner och neutroner består utav kvarkar och gluoner<br />
Dvs dessa i sin tur måste ha bildats i en soppa av kvarkar<br />
och gluoner = kallas kvark-gluon-plasma<br />
Är ett av det stora experimentet LHC vid CERNs stora<br />
mål, att återskapa och göra mätningar på detta!
4) Obalansen mellan materia och antimateria<br />
Varför finns det bara materia i universum?<br />
Enligt våra teorier för partiklars växelverkan<br />
borde det skapas lika mycket antimateria som<br />
materia<br />
Vad hände i det tidiga universum, vilken/vilka<br />
partiklar och krafter var ansvariga för detta?
5) Inflationen och mörk energi<br />
Under ett mycket tidigt stadie av universums expansion skedde denna<br />
expansionsartat, man kallar detta inflation<br />
Vilken partikel/kraft var ansvarig för detta?<br />
En process som liknar Higgs-mekanismen, dvs en s.k. Fasövergång?<br />
Kommer detta att hända igen? Dvs vi lever i ett instabilt universum?
Idag verkar unviversums energi-innehåll domineras av<br />
“mörk energi”<br />
Har den lustiga egenskapen att den utövar ett negativt<br />
tryck...<br />
(Einstein kallar detta för sitt livs största misstag...)
<strong>Elementarpartiklar</strong> är ett mycket rikt forskningsområde!<br />
- Från det allra minsta (subatomära skalor)<br />
- Till det allra största (galaxer och universum)<br />
- Teoretiskt sett är det mycket utmanande och fascinerande,<br />
slår omkull våra vardagliga uppfattningar om hur saker beter<br />
sig.<br />
- Experimentellt sett är det oerhört komplext, många gånger<br />
måste vi uppfinna helt nya saker och teknologi för att hitta<br />
och förstå dessa elementarpartiklar.
Tack för uppmärksamheten!<br />
Låt oss nu kika på lite prylar!
Change language