Partikelfysik- ved Esben Klinkby - Experimentarium

tunge partikler, dannet ud fra relationen
imellem energi og masse E=mc 2 . Det er
på disse steder, at blandt andet Higgs
bosonens eksistens vil kunne eftervises.
Disse kollisionspunkter er derfor
omgivet af avancerede måleinstrumenter,
hvis opgave er at bestemme, hvilke
partikler, der bliver dannet, og hvordan
de bevæger sig.
Læsevejledning
I denne notes andet kapitel beskrives nye
eksperimenter på CERN og hvad vi håber/tror
at vi finder der. Det første kapitel er henlagt til
at forklare hvad vi allerede ved om naturen, på
det allermest fundamentale niveau.
Der forudsættes et basalt kendskab til relativitetsteori
og kvante-fysik som er den fysik der
gør sig gældende på dette niveau. Såfremt du
ikke føler dig tilstrækkeligt godt klædt på med
hensyn til. de to emner, bedes du læse
appendiks inden du fortsætter.
God fornøjelse med læsningen.
Kapitel 1: Partikelfysik – hvad ved vi ?
1.1 Byggestenene: kvarker, leptoner og deres antipartikler
Eksperimenter har vist at atomer i sig
selv ikke er fundamentale, men består
af elektroner, protoner og neutroner. Så
vidt vides er elektronen fundamental,
hvorimod protoner og neutroner er
opbygget af kvarker. Udover byggesten
nødvendige for at opbygge atomer, og
dermed alt stoffet omkring os findes
også andre fundamentale partikler –
dette kapitel opsummerer de fundamentale
partikler vi kender til idag.
Kvarker: kan kombineres til protoner,
neutroner, pioner osv.
Leptoner: er partikler så som
elektroner og neutrinoer. Leptoner indgår
ikke i opbygningen af protoner og
neutroner, og dermed ikke i opbygningen
af kernestof.
Såvidt vides er både leptoner og
kvarker fundamentale, hvilket vil sige
at de ikke har nogen indre struktur.
Klassificering
Kvarker og leptoner klassificeres i tre
familier ud fra deres ladning og masse:
Kvarker
Tabel 1
Ladning/|e|
+2/3 Up (u)
1.familie 2.familie 3.familie
[1.5-3.0]
MeV/c 2
-1/3 Down(d)
[3-7]
MeV/c 2
Charm (c)
[1.2-1.3]
GeV/c 2
Strange(s)
[70-120]
MeV/c 2
Bottom (b)
[4.1-4.3]
GeV/c 2
Top (t)
[171-176]
GeV/c 2
En elektronvolt, eV, er den energi en
elektron opnår ved at gennemløbe et
spændingsfald på 1V og da masse
ifølge Einstein kan skrives: m=E/c 2
bliver partikelfysikkens enhed for
masse: eV/c 2 (detaljer om enheder i
Appendiks A: Relativitetsteori).
Bemærk de store forskelle i masserne:
top kvarken er 100000 gange tungere
4