Partikelfysik- ved Esben Klinkby - Experimentarium
Partikelfysik- ved Esben Klinkby - Experimentarium
Partikelfysik- ved Esben Klinkby - Experimentarium
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
spændende resultater der forsøger at afdække nogle af de mest fundamentale<br />
spørgsmål vi er i stand til at stille: Hvad består stof af? Hvorfor vejer det noget? Hvad<br />
foregik der under Big Bang osv osv.<br />
Appendiks A:<br />
Relativitetsteori – fra partikelfysikkens synspunkt<br />
På subatomart niveau er verden ganske<br />
anderledes end vores dagligdags<br />
verden. Nogle af de ting, der<br />
forekommer, er så fremmedartede fra<br />
vores erfaringsgrundlag, at man kan<br />
stille spørgsmåltegn <strong>ved</strong>, hvorvidt vi<br />
mennesker er i stand til at forstå dem,<br />
eller om vi blot er i stand til at beskrive<br />
dem matematisk. Her tænkes især på<br />
fænomener inden for<br />
kvantemekanikken, som vi vender<br />
tilbage til lidt senere, og den specielle<br />
relativitetsteori:<br />
E= mc 2 1<br />
hvor =<br />
1−v 2 /c 2<br />
Dette er muligvis den bedst kendte<br />
naturvidenskabelige ligning af dem alle.<br />
Men hvad betyder den egentligt?<br />
Masse og energi er relaterede<br />
størrelser. Hvis man har energi, kan<br />
man danne masse og omvendt. At<br />
danne energi ud fra masse kendes fra<br />
fissions-kernereaktorer, hvorimod den<br />
omvendte proces er den der er vigtigst i<br />
partikelfysik: at danne masse (dvs<br />
partikler) ud fra energi. Dette er præcist<br />
hvad der foregår <strong>ved</strong> acceleratoreksperimenter<br />
såsom <strong>ved</strong> Large Hadron<br />
Collidor (LHC) på CERN. I denne<br />
accelerator oparbejdes kinetisk energi<br />
<strong>ved</strong> at accelerere en relativt let partikel,<br />
således at partiklens totale energi langt<br />
overstiger den energi som dens masse<br />
svarer til hvis den indsættes i<br />
ovenstående formel – den såkaldte<br />
“hvileenergi”. Lad os se et par<br />
eksempler:<br />
Mads på 60kg kører 60 km/t og har<br />
således en kinetisk energi på:<br />
E =½mv 2 =½ 60kg [60km/t 1/3.6 (m/s)/(km/t)] 2<br />
= 8.3 10 6 kgm 2 /s 2 = 8.3kJ<br />
hans hvileenergi er derimod:<br />
E= mc 2 1<br />
=<br />
1−v 2 /c 2 mc2 =<br />
5.4⋅10 18 kgm 2 /s 2 =5.4⋅10 18 J<br />
Han har altså 5.4⋅10 18 J / 8.3⋅10 3 J =<br />
6.5⋅10 14 gange så stor hvileenergi (som<br />
er en slags potentiel energi) som<br />
kinetisk energi.<br />
Når en proton <strong>ved</strong> LHC derimod har<br />
opnået sig maksimale energi/hastighed,<br />
så har den en hastighed på<br />
2.99792452⋅10 8 m/s eller 99.999998% af<br />
lyshastigheden.<br />
Q: Kan du se at energi og hastighed<br />
følges ad? Dvs jo større energi des<br />
større hastighed og omvendt.<br />
Den har altså en potentiel energi:<br />
E pot =m 0 c 2 =0.94GeV<br />
men en kinetisk energi på:<br />
42
Change language