Keuzecollege Hoge EnergieFysica Katholieke Universiteit ... - EHEF

KUN 1
TUE 1
HOOFDSTUK 1
Inleiding
In deze inleiding wordt een overzicht van de Hoge Energiefysica gegeven. Het Standaard Model voor
de elementaire deeltjesfysica wordt geïntroduceerd. De motivatie en de uitwerking van het Standaard
Model zijn centrale thema’s in dit college. Er wordt een overzicht gegeven van de experimentele
en theoretische ingrediënten die nodig zijn om het Standaard Model te begrijpen. Enige universele
basisbegrippen worden herhaald en uitgelegd.
1.1 Het Standaard Model van de elementaire deeltjesfysica
In dit college wordt een inventarisatie gegeven van de actuele stand van zaken in de Hoge Energiefysica.
Laten we om te beginnen de term “Hoge Energiefysica” uitleggen. Meestal wordt een
vakgebied aangegeven met hetgeen bestudeerd wordt. In de Hoge Energiefysica bestuderen we echter
niet hoge energie. Wat we bestuderen zijn elementaire deeltjes en hun onderlinge krachten. De
term Hoge Energiefysica slaat veeleer op de methodes van bestuderen van de elementaire deeltjes,
namelijk met gebruikmaking van hoge energie. Dat elementaire deeltjes en hoge energie met elkaar
te maken hebben is makkelijk te begrijpen uit het feit dat hoge energie correspondeert met een groot
ruimtelijk oplossend vermogen. In de quantummechanica correspondeert een hoge energie met een
korte golflengte en die korte golflengte stelt ons in staat om kleine structuren te kunnen onderscheiden.
Met elementaire deeltjes worden in het algemeen ook de kleinste deeltjes bedoeld, we kennen
geen objecten met macroscopische afmetingen die niet verder kunnen worden ontleed.
Elektrische
Lading Fermionen Bosonen
–
2⁄
3
1⁄
3
⎛ u r ⎞ ⎛ c r ⎞ ⎛ t r
⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜
⎜ u g ⎟ ⎜ c g ⎟ ⎜ t g
⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜
⎜ u b ⎟ ⎜ c b ⎟ ⎜ t b
⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜
⎜
⎜ d
⎟ ⎜
r ⎟ ⎜ s
⎟ ⎜
r ⎟ ⎜ b r
⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜
⎜ d g ⎟ ⎜ s g ⎟ ⎜ b g
⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜
⎝ d b ⎠ ⎝ s b ⎠ ⎝ b b
⎞
⎟
⎟
⎟
⎟
⎟
⎟
⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
g 1 g 2 g 3
g 4 g 5 g 6
g 7 g 8
0
–1
ν
⎛ e ⎞
⎝ e ⎠
ν
⎛ µ ⎞
⎝ µ ⎠
ν
⎛ τ ⎞
⎝ τ ⎠
γ W -
W + Z
H
TABEL 1.1. De elementaire deeltjes volgens het Standaard Model
Collegedictaat Hoge Energiefysica 1