Osassa 1 käsiteltiin siirtymää klassisesta fysiikasta moderniin fysiikkaan, fysiikan suhdetta muihin tieteenaloihin ja roolia tieteellisessä

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Koko: px
Aloita esitys sivulta:

Download "Osassa 1 käsiteltiin siirtymää klassisesta fysiikasta moderniin fysiikkaan, fysiikan suhdetta muihin tieteenaloihin ja roolia tieteellisessä"

Transkriptio

1 Yhteenveto Tällä kurssilla on keskitytty fysiikan suuriin linjoihin ja pyritty antamaan yleiskuvaa mitä fysiikka pitää sisällään. Kurssin punaisena lankana on ollut siirtyminen klassisesta 1800-luvun fysiikasta moderniin 1900-luvun fysiikkaan. Toinen usein esille noussut asia on ollut se, että fysiikka on teorian ja kokeiden yhteispeliä ja että teoria vaatii aina kokeellisen vahvistuksen tullakseen lopullisesti hyväksytyksi. Kolmas suuri linja on ollut nykyfysiikan tila, eli se mitä fysiikka on saanut maailmasta selville tähän mennessä. Tässä on keskitytty lähinnä alkeishiukkasfysiikkaan, koska syvällisimpänä fysiikan osa-alueena se kertoo mitä tällä hetkellä tiedetään alkeishiukkasista ja niiden välisistä perusvuorovaikutuksista. Tästä kokonaisuudesta on käytetty nimitystä hiukkasfysiikan standardimalli. 93

2 Osassa 1 käsiteltiin siirtymää klassisesta fysiikasta moderniin fysiikkaan, fysiikan suhdetta muihin tieteenaloihin ja roolia tieteellisessä maailmankuvassa sekä fysiikan sovelluksia. Fysiikka määriteltiin luontoa tutkivana tieteenä, jonka yhteys luontoon toteutuu kokeiden muodossa. Kokeissa selvitetään mahdollisimman tarkasti miten luonto eri tilanteissa toimii. Teorioiden yhteys luontoon todetaan kokeiden kautta eikä teoriaa hyväksytä luontoa kuvaavaksi mikäli kokeellista yhteyttä ei ole. Fysiikan tavoite on ymmärtää luontoa ja luonnonilmiöitä syvällisimmällä mahdollisella tasolla. Matematiikan rooli fysiikassa on olla järjestelmä, jolla tulokset voidaan esittää selkeästi, yksikäsitteisesti ja tarkasti. Matematiikka mahdollistaa ennusteiden laskemisen, jotta vertailu kokeiden kanssa olisi mahdollista. Lukiofysiikan asiat ovat suurimmaksi osaksi fysiikkaa, joka tunnettiin jo 1800-luvulla. Tätä fysiikkaa kutsutaan klassiseksi fysiikaksi ja sen pääalueet ovat lämpöoppi, mekaniikka, sähkömagnetismi ja optiikka. (Lukion asioista atomin rakenne ja sitä pienemmät rakenteet ovat jo moderniin fysiikkaan kuuluvia.) 94

3 Moderni fysiikka tarkoittaa fysiikkaa, joka pohjautuu suhteellisuusteoriaan tai kvanttimekaniikkaan. Koska näiden teorioiden kehitys tapahtui luvun alkupuolella, voidaan myös sanoa, että moderni fysiikka on fysiikkaa vuodesta 1900 eteenpäin. Suhteellisuusteorioita on kaksi, suppea (1905) ja yleinen (1916). Suppea suhteellisuusteoria käsittelee liikkeitä, jotka ovat lähellä valonnopeutta. Yleinen suhteellisuusteoria on gravitaation teoria. Einstein kehitti molemmat. Kvanttimekaniikka ( ) on mikromaailman (atomien ja sitä pienemmän mittakaavan) ilmiöiden teoria. Yleisemmin voisi puhua kvanttifysiikasta. Kvanttimekaniikalla oli useita kehittäjiä. Erityisesti kvanttimekaniikan tarve oli ilmeinen, koska tuolloin oli kerääntynyt jo runsaasti kokeellisia (mikromaailman) havaintoja, jotka olivat ristiriidassa klassisen fysiikan ennusteiden kanssa. 95

4 Kvanttimekaniikka ja suppea suhteellisuusteoria voidaan yhdistää. Tällöin päädytään loppujen lopuksi teorioiden luokkaan, joita kutsutaan kvanttikenttäteorioiksi. Ne ovat tämän hetken syvällisimpiä fysiikan teorioita ja ne kuvaavat alkeishiukkasten välisiä vuorovaikutuksia. (Hieman kaukaisempi haave olisi yhdistää kvanttifysiikka ja yleinen suhteellisuusteoria niin sanotuksi kvanttigravitaatioksi, mutta tässä ei ole toistaiseksi onnistuttu.) Tällä kurssilla keskitytään kuvailemaan enemmän mikromaailman nykyistä teoriaa (kvanttifysiikkaa) kuin gravitaatioilmiöihin liittyvää yleistä suhteellisuusteoriaa. Syy tähän on se, että kvanttifysiikka nähdään syvällisempänä kuin yleinen suhteellisuusteoria ja lisäksi kvanttifysiikalla on (huomattavasti) enemmän annettavaa sekä fysiikassa että yhteiskunnallisessa mielessä kuin yleisellä suhteellisuusteorialla. Yleisen suhteellisuusteorian merkitys on selittää avaruuden ilmiöitä, joissa painovoimalla on suuri merkitys, kuten mustat aukot. Myös universumin synty ja kehitys pohjautuvat yleisen suhteellisuusteorian antamaan kuvaan. 96

5 Klassisen fysiikan, yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan suhde voidaan pelkistää seuraavaan jaotteluun: Yleisen suhteellisuusteorian merkitys on selittää (lähinnä avaruuden) ilmiöitä, jotka liittyvät painovoimaan. Myös universumin synty ja kehitys ymmärretään yleisen suhteellisuusteorian kautta. Klassinen fysiikka selittää hyvin ilmiöt sellaisessa mittaluokassa jonka pystyy paljain silmin näkemään. Kvanttifysiikka selittää oikeastaan kaiken muun eli kaikki mikromaailman ilmiöt. Koska fysiikassa pyritään reduktionismiin eli pelkistämään isot asiat rakenneosiinsa ja niiden välisiin voimiin, periaatteessa myös suuremman mittakaavan ilmiöt seuraavat kvanttifysiikasta. (Käytännössä tätä on vaikea osoittaa yksityiskohtaisesti.) 97

6 Maailmankuvan kannalta kvanttifysiikka muutti klassisen fysiikan mielikuvat maailman ennustettavuudesta. Klassisesti kaikki tulevat tapahtumat piti pystyä ennustamaan täydellisesti, jos oli käytössä tarkkoja mittauksia nykyisyydestä. Kvanttimekaniikka kertoi, että tämä ei ole mahdollista ja että tulevista tapahtumista voidaan sanoa vain eri vaihtoehdot ja niille todennäköisyydet. Näitä todennäköisyyksiä ei voi kiertää millään tavalla ja siksi fyysikot ovat hyväksyneet ne osaksi luonnon perimmäistä toimintaa. Fysiikassa joudutaan tekemään likimääräistyksiä (approksimaatioita), koska luonto voi käyttäytyä hyvin monimutkaisesti. Tällöin eri tasoilla käytetään kullekin tasolle soveltuvaa teoriaa, joka usein on tarkemman teorian approksimaatio. Esim. atomien maailmassa kvanttimekaniikka ilman suppean suhteellisuusteorian vaatimuksia toimii useimmiten riittävän hyvin. Hiukkasfysiikassa sama teoria ei riittäisi vaan vaaditaan tarkempaa teoriaa (kvanttikenttäteoria). Vastaavasti ihmisen kokoluokan ilmiöissä riittävät klassisen fysiikan lait, eikä kvanttimekaniikkaa tarvita. 98

7 Fysiikka pyrkii antamaan tutkimuskohteestaan mahdollisimman syvällisen kuvauksen. Mikään muu luonnontieteen osa-alue ei mene yhtä syvälle vaan rajoittaa itsensä tietyille tasoille. Esim. kemia rajoittaa itsensä atomien ja molekyylien tasolle, eikä ole kiinnostunut atomiytimien sisäisestä rakenteesta tai kvarkeista. Muut luonnontieteet ja tekniikka käyttävät fysiikan teorioita, koska teoreettinen tietämys fysiikassa on kaikkein syvällisintä. Esimerkkinä kvanttimekaniikka, joka selittää käytännössä kaikki atomien ja molekyylien maailman ilmiöt ja siten toimii teoreettisena kivijalkana myös kemialle. Matematiikka sinänsä ei ole varsinainen luonnontiede, koska se tutkii teoreettisesti kaikkia mahdollisia rakenteita ilman mitään yhteyttä luontoon. Tässä se eroaa fysiikasta, jossa kokeilla on keskeinen asema. Matematiikka on kuitenkin erittäin hyödyllistä fysiikan tulosten esittämiseen ja ennusteiden laskemiseen. 99

8 Tieteellisellä maailmankuvalla tarkoitetaan tieteellisin menetelmin hankittua tietoa maailmasta ja sen toiminnasta. Koska fysiikka toimii kivijalkana muille luonnontieteille, se toimii myös tieteellisen maailmankuvan perustana. Fysiikan maailmankuva tarkoittaa tätä roolia tieteellisessä maailmankuvassa. Fysiikka ja muut luonnontieteet pyrkivät olemaan mahdollisimman hyvin perusteltuja ja testattuja. Tarvittaessa niitä voidaan korjata ja täydentää. Ne pyrkivät olemaan parasta mahdollista (senhetkistä) tietoa luonnon toiminnasta. Tutkimuksen kautta tieto täydentyy ja tiede kehittyy. Perustutkimus pyrkii ensisijaisesti luomaan uutta tietoa. Soveltava tutkimus pyrkii ensisijaisesti hyödyntämään olemassa olevaa tietoa. Koska tekniikka hyödyntää fysiikan lakeja ja periaatteita, monet teknisistä keksinnöistä, laitteista tai menetelmistä pohjautuvat suoraan fysiikan tietämykseen. Esim. sähkön hyötykäyttö, ydinvoima, laser, Nykyajan hyvinvointi perustuu pitkälti teknisiin keksintöihin ja sovelluksiin. 100

9 Osassa 2 käytiin läpi nykyfysiikan tilaa ja fysiikan tulevaisuutta. Fysiikkaa voidaan jaotella tutkimusaiheen mukaan, esim. kondensoidun materian fysiikka, atomi-, molekyyli- ja optinen fysiikka, ydin- ja hiukkasfysiikka, astrofysiikka, Hiukkasfysiikka on näistä aloista perustavinta laatua, koska se pureutuu syvimmälle aineen rakenteeseen ja vuorovaikutuksiin. Tämän vuoksi kurssilla rajoituttiin fysiikan nykytilan kuvauksessa erityisesti hiukkasfysiikan antamaan kuvaan maailman perusrakenteista. Hiukkasfysiikan antama kuva maailman perusrakenteista ja perusvuorovaikutuksista on teorioiden ja mallien joukko, jota kutsutaan hiukkasfysiikan standardimalliksi. Standardimallissa alkeishiukkasia on kahta tyyppiä, ainetta muodostavia fermioneja sekä vuorovaikutuksia välittäviä bosoneja. Näiden lisäksi on Higgsin bosoni, joka antaa osalle hiukkasista massan. Gravitaatio ei kuulu standardimalliin, koska sille ei ole löydetty toimivaa kvanttiteoriaa. Standardimallin kolme perusvoimaa ovat sähkömagneettinen voima, heikko voima ja värivoima. 101

10 Fermioneja ovat 6 kvarkkia (ylös, alas, outo, lumo, pohja, huippu) ja 6 leptonia (elektroni, elektronin neutriino, myoni, myonin neutriio, tau ja taun neutriino). Bosoneja ovat sähkömagneettisen voiman välittävä fotoni, heikon voiman W +, W - ja Z 0 -hiukkaset sekä värivoiman gluoni. Lisäksi Higgsin hiukkanen on bosoni. 102

11 Standardimallin vuorovaikutuksista värivoima sitoo kvarkit yhteen muodostaen protoneja ja neutroneja (sekä muita nopeasti hajoavia hiukkasia). Sama voima pitää myös protonit ja neutronit yhdessä muodostaen atomiytimet. Heikko voima ei sido hiukkasia yhteen vaan muuttaa hiukkasia toisiksi hiukkasiksi. Sähkömagneettinen voima pitää elektronit positiivisesti varautuneen ytimen läheisyydessä, muodostaen näin kaikki atomit. Sähköinen voima on viime kädessä vastuussa myös atomien yhdistymisestä molekyyleiksi ja kiinteiksi aineiksi. Myös kaikki ihmisen mittakaavan voimat, gravitaatiota lukuun ottamatta, ovat sähkömagnetismin ilmentymiä, mm. kitkavoimat ja kosketusvoimat. 103

12 Maailmassa ei pysyvästi esiinny raskaampia kvarkkeja kuin ylös- ja alaskvarkit, joista protonit ja neutronit muodostuvat. Leptoneista vain elektroni osallistuu aineen muodostamiseen (myoni ja tau hajoavat nopeasti eivätkä neutriinot kykene vuorovaikutuksillaan muodostamaan ainetta). Näin voidaan sanoa, että kaikki aine koostuu vain kolmesta eri alkeishiukkasesta eli elektroneista sekä ylös- ja alas-kvarkeista. Ilman Higgsin hiukkasta kaikki standardimallin hiukkaset olisivat massattomia. Higgsin hiukkanen antaa osalle hiukkasista massan vuorovaikuttaessaan niiden kanssa. Useimmilla hiukkasilla on oma antihiukkasensa. Antihiukkasen massa on sama kuin kyseisellä hiukkasella, mutta sen varaus on vastakkaismerkkinen. Antihiukkaset ovat periaatteessa pysyviä, mutta kohdatessaan tavallista ainetta, ne annihiloituvat eli tuhoutuvat tuottaen fotoneja. Tämän vuoksi antiainetta ja ainetta ei voi pysyvästi esiintyä toistensa lähellä. Koko universumi näyttäisi koostuvan (lähes) pelkästään aineesta. Antihiukkasia voidaan luoda hiukkastörmäyksissä. 104

13 Hiukkasfysiikan standardimallin kaikki hiukkasennusteet on vahvistettu kokeellisesti. Viimeinen näistä oli Higgsin bosonin kokeellinen vahvistus v Teoreettisesti Higgsin bosoni ennustettiin noin 50 vuotta sitten. Vuoden 2013 fysiikan Nobel-palkinto myönnettiin Peter Higgsille ja Francois Englertille tästä ennusteesta. Standardimalli on nyt pääosin valmis (eli sen teoreettiset ennusteet on vahvistettu kokeellisesti) ja se kuvaa kaikki tunnetut alkeishiukkaset ja niiden väliset vuorovaikutukset. Se on nykyfysiikan antama kuva maailmamme perusosista ja peruslaeista. 105

14 On kuitenkin muutamia kokeellisia havaintoja, joita standardimalli ei selitä. Näitä ovat neutriino-oskillaatio sekä havainto, että universumi laajenee kiihtyvään tahtiin. Neutriino-oskillaatio vaatii ainakin osalle neutriinoista massan, jota standardimallissa ei voida nykyisin selittää. Se vaatii standardimallin laajennuksia. Universumin kiihtyvä laajeneminen selitetään sanomalla, että se johtuu pimeästä energiasta. Pimeää energiaa ei ymmärretä eikä osata oikein edes arvailla mitä se voisi olla. Vastaava käsite on pimeä aine, jonka olemassaolo päätellään galaksien pyörimisnopeuksista. Maailmankaikkeuden energiatiheydestä vain 5 % on tavallista ainetta, kun pimeää ainetta arvellaan olevan 25 % ja pimeää energiaa 70 %. 106

15 Fyysikot pyrkivät kehittämään standardimallia laajentavia teorioita, jotka sisältävät uusia hiukkasia ja ilmiöitä (jotka tulisivat näkyviin entistä pienemmässä mittakaavassa eli suuremmilla energioilla). Näitä ovat erilaiset kvanttigravitaatio-, säie- ja supersymmetriateoriat. Niitä ei kuitenkaan ole kokeellisesti vahvistettu. Vain kokeelliset havainnot voivat vahvistaa teorian. Fysiikan yleiskuvaa muodostaessa kannattaa pitää mielessä mikä osa on (kokeellisesti) vahvistettua fysiikkaa ja mikä teoreettista arvailua. Voi olla mahdollista, että ihmiskunnan resurssit eivät riitä enää kovin paljon suurempien hiukkaskiihdyttimien rakentamiseen, jotta niillä voitaisiin testata uusia teorioita tai löytää uusia aiemmin tuntemattomia hiukkasia. Muistetaan kuitenkin, että tämä ongelma koskee vain kokeellista hiukkaskiihdyttimiin perustuvaa alkeishiukkasfysiikkaa. Muut fysiikan osaalueet jatkavat kuten ennenkin. Avaruus tarjoaa mielenkiintoisen laboratorion, josta on saatu ja voidaan myös vastaisuudessa saada havaintoja aiemmin tuntemattomista ilmiöistä. 107

16 Osassa 3 käsiteltiin sekalaisia aiheita ja kerrottiin hieman merkittävistä fyysikoista. Hiukkaskiihdyttimet mullistivat alkeishiukkasfysiikan luvulla niillä löydettiin satoja aiemmin tuntemattomia hiukkasia (jotka ymmärrettiin myöhemmin kvarkkien yhdistelmiksi). Periaate on kiihdyttää hiukkaset suuriin liike-energioihin ja törmäyttää ne vastakkain. Törmäyksessä vapautuva liike-energia muodostaa uusia hiukkasia, mikäli energia riittää uusien hiukkasten massojen luomiseen, Einsteinin kaavan E=mc 2 mukaan. Kiihdyttimet voivat olla lineaarisia tai ympyränmuotoisia. Hiukkasten kiihdyttämiseen käytetään sähkökenttiä ja ratojen kaareuttamiseen magneettikenttiä. Ympyränmuotoisissa kiihdyttimissä saavutetaan suurempia energioita ja niissä kiihdytetään raskaampia hiukkasia, kuten protoneja (Cernin LHC). 108

17 Hiukkaskiihdyttimillä ja niiden yhteydessä olevilla havaintolaitteilla on havaittu myös kaikki standardimallin raskaat alkeishiukkaset. Ydinenergian tuotannossa hyödynnetään fissiota, jossa raskas uraaniydin halkeaa pienemmiksi vapauttaen samalla energiaa. Ydinvoimalat tuottavat energiaa tällä tavoin. Enemmän energiaa olisi saatavilla fuusiosta, jossa vety-ytimet yhdistyvät heliumiksi. Aurinko tuottaa energiansa tällä tavoin. Myös ihmiskunta pyrkii kehittämään fuusioteknologiaa, mutta käytännön ongelmat ovat toistaiseksi olleet liian suuria. Läpimurto takaisi energiaa käytännössä loputtomiin, koska raaka-aineita saadaan merivedestä. 109

18 Merkittävistä fyysikoista kannattaa mainita Isaac Newton ( ) ja Albert Einstein ( ), joita pidetään suurimpina fyysikoina kautta aikojen. Newton loi klassisen fysiikan perusteet mekaniikallaan, gravitaatioteoriallaan ja optiikan tutkimuksillaan. Einstein loi yksinään sekä suppeamman että yleisen suhteellisuusteorian. Kvanttimekaniikan kehittäjät Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger ja Paul Dirac kannattaa mainita, koska kvanttimekaniikka (laajemmin kvanttifysiikka) on fysiikan tärkein teoria. Kuva. Aikansa merkittävimmät fyysikot koolla Solvay-konferenssissa Konferenssissa keskusteltiin vasta kehitetystä kvanttimekaniikasta ja siellä käytiin mm. Einsteinin ja Bohrin kuuluisia väittelyitä. Lähde: Wikipedia. 110

19 Kvanttimekaniikan ja suppean suhteellisuusteorian yhdistäminen johtaa loppujen lopuksi kvanttikenttäteorioihin, joilla kuvataan luonnon perusvoimia syvällisimmällä tunnetulla tasolla. Yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttifysiikan yhdistäminen (kvanttigravitaatioksi) ei ole toistaiseksi onnistunut, mutta se on yksi fysiikan tulevaisuuden haasteista. Toisen maailmansodan jälkeisistä fyysikoista tunnetuimpia on Richard Feynman ( ), joka oli yksi kvanttielektrodynamiikan (QED) eli sähkömagnetismin kvanttikenttäteorian kehittäjistä. QED on fysiikan tarkin teoria. Standardimalliin liittyen ajankohtainen fyysikko on Peter Higgs (1929-), joka ennusti Higgsin bosonin teoreettisesti noin 50 vuotta sitten. Kun ennustettu hiukkanen saatiin kokeellisesti vahvistettua ( ), Higgsille myönnettiin vuoden 2013 fysiikan Nobel (yhdessä Francois Englertin kanssa). 111

perushiukkasista Perushiukkasia ovat nykykäsityksen mukaan kvarkit ja leptonit alkeishiukkasiksi

perushiukkasista Perushiukkasia ovat nykykäsityksen mukaan kvarkit ja leptonit alkeishiukkasiksi 8. Hiukkasfysiikka Hiukkasfysiikka kuvaa luonnon toimintaa sen perimmäisellä tasolla. Hiukkasfysiikan avulla selvitetään maailmankaikkeuden syntyä ja kehitystä. Tutkimuskohteena ovat atomin ydintä pienemmät

Lisätiedot

Hiukkasfysiikan luento 21.3.2012 Pentti Korpi. Lapuan matemaattisluonnontieteellinen seura

Hiukkasfysiikan luento 21.3.2012 Pentti Korpi. Lapuan matemaattisluonnontieteellinen seura Hiukkasfysiikan luento 21.3.2012 Pentti Korpi Lapuan matemaattisluonnontieteellinen seura Atomi Aine koostuu molekyyleistä Atomissa on ydin ja fotonien ytimeen liittämiä elektroneja Ytimet muodostuvat

Lisätiedot

Teoreetikon kuva. maailmankaikkeudesta

Teoreetikon kuva. maailmankaikkeudesta Teoreetikon kuva Teoreetikon kuva hiukkasten hiukkasten maailmasta maailmasta ja ja maailmankaikkeudesta maailmankaikkeudesta Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto Lapua 5. 5. 2012 Miten

Lisätiedot

SUPER- SYMMETRIA. Robert Wilsonin Broken Symmetry (rikkoutunut symmetria) Fermilabissa USA:ssa

SUPER- SYMMETRIA. Robert Wilsonin Broken Symmetry (rikkoutunut symmetria) Fermilabissa USA:ssa SUPER- SYMMETRIA Robert Wilsonin Broken Symmetry (rikkoutunut symmetria) Fermilabissa USA:ssa Teemu Löyttinen & Joni Väisänen Ristiinan lukio 2008 1. Sisällysluettelo 2. Aineen rakenteen standardimalli

Lisätiedot

Tampere 14.12.2013. Higgsin bosoni. Hiukkasen kiinnostavaa? Kimmo Tuominen! Helsingin Yliopisto

Tampere 14.12.2013. Higgsin bosoni. Hiukkasen kiinnostavaa? Kimmo Tuominen! Helsingin Yliopisto Tampere 14.12.2013 Higgsin bosoni Hiukkasen kiinnostavaa? Kimmo Tuominen! Helsingin Yliopisto Perustutkimuksen tavoitteena on löytää vastauksia! yksinkertaisiin peruskysymyksiin. Esimerkiksi: Mitä on massa?

Lisätiedot

Alkeishiukkaset. Standarimalliin pohjautuen:

Alkeishiukkaset. Standarimalliin pohjautuen: Alkeishiukkaset Alkeishiukkaset Standarimalliin pohjautuen: Alkeishiukkasiin lasketaan perushiukkaset (fermionit) ja alkeishiukkasbosonit. Ne ovat nykyisen tiedon mukaan jakamattomia hiukkasia. Lisäksi

Lisätiedot

Fysiikan nykytila ja saavutukset

Fysiikan nykytila ja saavutukset Fysiikan nykytila ja saavutukset Jako osa-alueisiin Nykyfysiikan jako pääaloihin voidaan tehdä sen perusteella mitä fysiikassa tällä hetkellä tutkitaan aktiivisesti (eli tutkimuskohteen mukaan). Näitä

Lisätiedot

Leptonit. - elektroni - myoni - tauhiukkanen - kolme erilaista neutriinoa. - neutriinojen varaus on 0 ja muiden leptonien varaus on -1

Leptonit. - elektroni - myoni - tauhiukkanen - kolme erilaista neutriinoa. - neutriinojen varaus on 0 ja muiden leptonien varaus on -1 Mistä aine koostuu? - kaikki aine koostuu atomeista - atomit koostuvat elektroneista, protoneista ja neutroneista - neutronit ja protonit koostuvat pienistä hiukkasista, kvarkeista Alkeishiukkaset - hiukkasten

Lisätiedot

Arttu Haapiainen ja Timo Kamppinen. Standardimalli & Supersymmetria

Arttu Haapiainen ja Timo Kamppinen. Standardimalli & Supersymmetria Standardimalli & Supersymmetria Standardimalli Hiukkasfysiikan Standardimalli on teoria, joka kuvaa hiukkaset ja voimat, jotka vaikuttavat luonnossa. Ympärillämme näkyvä maailma koostuu ylös- ja alas-kvarkeista

Lisätiedot

Hiukkasfysiikka. Katri Huitu Alkeishiukkasfysiikan ja astrofysiikan osasto, Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto

Hiukkasfysiikka. Katri Huitu Alkeishiukkasfysiikan ja astrofysiikan osasto, Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto Hiukkasfysiikka Katri Huitu Alkeishiukkasfysiikan ja astrofysiikan osasto, Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto Nobelin palkinto hiukkasfysiikkaan 2013! Robert Brout (k. 2011), Francois Englert, Peter

Lisätiedot

Perusvuorovaikutukset. Tapio Hansson

Perusvuorovaikutukset. Tapio Hansson Perusvuorovaikutukset Tapio Hansson Perusvuorovaikutukset Vuorovaikutukset on perinteisesti jaettu neljään: Gravitaatio Sähkömagneettinen vuorovaikutus Heikko vuorovaikutus Vahva vuorovaikutus Sähköheikkoteoria

Lisätiedot

Aineen olemuksesta. Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto

Aineen olemuksesta. Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto Aineen olemuksesta Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto Miten käsitys aineen perimmäisestä rakenteesta on kehittynyt aikojen kuluessa? Mitä ajattelemme siitä nyt? Atomistit Loogisen päättelyn

Lisätiedot

Aine ja maailmankaikkeus. Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos

Aine ja maailmankaikkeus. Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos Aine ja maailmankaikkeus Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos Lahden yliopistokeskus 29.9.2011 1900-luku tiedon uskomaton vuosisata -mikä on aineen olemus -miksi on erilaisia aineita

Lisätiedot

Hiukkasfysiikkaa. Tapio Hansson

Hiukkasfysiikkaa. Tapio Hansson Hiukkasfysiikkaa Tapio Hansson Aineen Rakenne Thomson onnistui irrottamaan elektronin atomista. Rutherfordin kokeessa löytyi atomin ydin. Niels Bohrin pohdintojen tuloksena elektronit laitettiin kiertämään

Lisätiedot

Perusvuorovaikutukset. Tapio Hansson

Perusvuorovaikutukset. Tapio Hansson Perusvuorovaikutukset Tapio Hansson Perusvuorovaikutukset Vuorovaikutukset on perinteisesti jaettu neljään: Gravitaatio Sähkömagneettinen vuorovaikutus Heikko vuorovaikutus Vahva vuorovaikutus Sähköheikkoteoria

Lisätiedot

Fysiikkaa runoilijoille Osa 5: kvanttikenttäteoria

Fysiikkaa runoilijoille Osa 5: kvanttikenttäteoria Fysiikkaa runoilijoille Osa 5: kvanttikenttäteoria Syksy Räsänen Helsingin yliopisto, fysiikan laitos ja fysiikan tutkimuslaitos www.helsinki.fi/yliopisto 1 Modernin fysiikan sukupuu Klassinen mekaniikka

Lisätiedot

Teoreettinen hiukkasfysiikka ja kosmologia Oulun yliopistossa. Kari Rummukainen

Teoreettinen hiukkasfysiikka ja kosmologia Oulun yliopistossa. Kari Rummukainen Teoreettinen hiukkasfysiikka ja kosmologia Oulun yliopistossa Kari Rummukainen Mitä hiukkasfysiikka tutkii? Mitä Oulussa tutkitaan? Opiskelu ja sijoittuminen työelämässä Teoreettinen fysiikka: työkaluja

Lisätiedot

Mitä energia on? Risto Orava Helsingin yliopisto Fysiikan tutkimuslaitos CERN

Mitä energia on? Risto Orava Helsingin yliopisto Fysiikan tutkimuslaitos CERN Mitä energia on? Risto Orava Helsingin yliopisto Fysiikan tutkimuslaitos CERN 17. helmikuuta 2011 ENERGIA JA HYVINVOINTI TANNER-LUENTO 2011 1 Mistä energiaa saadaan? Perusenergia sähkö heikko paino vahva

Lisätiedot

CERN ja Hiukkasfysiikan kokeet Mikä se on? Mitä siellä tehdään? Miksi? Mitä siellä vielä aiotaan tehdä, ja miten? Tapio Lampén

CERN ja Hiukkasfysiikan kokeet Mikä se on? Mitä siellä tehdään? Miksi? Mitä siellä vielä aiotaan tehdä, ja miten? Tapio Lampén CERN ja Hiukkasfysiikan kokeet Mikä se on? Mitä siellä tehdään? Miksi? Mitä siellä vielä aiotaan tehdä, ja miten? Tapio Lampén CERN = maailman suurin hiukkastutkimuslaboratorio Sveitsin ja Ranskan rajalla,

Lisätiedot

Higgsin bosonin etsintä CMS-kokeessa LHC:n vuosien 2010 ja 2011 datasta CERN, 13 joulukuuta 2011

Higgsin bosonin etsintä CMS-kokeessa LHC:n vuosien 2010 ja 2011 datasta CERN, 13 joulukuuta 2011 Higgsin bosonin etsintä CMS-kokeessa LHC:n vuosien 2010 ja 2011 datasta CERN, 13 joulukuuta 2011 Higgsin bosoni on ainoa hiukkasfysiikan standardimallin (SM) ennustama hiukkanen, jota ei ole vielä löydetty

Lisätiedot

Sekalaisia aiheita. Hiukkaskiihdyttimet ja uudet hiukkaset

Sekalaisia aiheita. Hiukkaskiihdyttimet ja uudet hiukkaset Sekalaisia aiheita Hiukkaskiihdyttimet ja uudet hiukkaset Hiukkaskiihdyttimiä alettiin kehittää 1930-luvulla. Niiden ideana on kiihdyttää hiukkasia suuriin nopeuksiin ja antaa hiukkasten törmätä joko toisiinsa

Lisätiedot

Fysiikan Nobel 2008: Uusia tosiasioita aineen perimmäisistä rakenneosasista

Fysiikan Nobel 2008: Uusia tosiasioita aineen perimmäisistä rakenneosasista Fysiikan Nobel 2008: Uusia tosiasioita aineen perimmäisistä rakenneosasista K. Kajantie keijo.kajantie@helsinki.fi Tampere, 14.12.2008 Fysiikan (teoreettisen) professori, Helsingin yliopisto, 1970-2008

Lisätiedot

Hyvä käyttäjä! Ystävällisin terveisin. Toimitus

Hyvä käyttäjä! Ystävällisin terveisin. Toimitus Hyvä käyttäjä! Tämä pdf-tiedosto on ladattu Tieteen Kuvalehden verkkosivuilta (www.tieteenkuvalehti.com). Tiedosto on tarkoitettu henkilökohtaiseen käyttöön, eikä sitä saa luovuttaa kolmannelle osapuolelle.

Lisätiedot

Maailmankaikkeuden syntynäkemys (nykykäsitys 2016)

Maailmankaikkeuden syntynäkemys (nykykäsitys 2016) Maailmankaikkeuden syntynäkemys (nykykäsitys 2016) Kvanttimeri - Kvanttimaailma väreilee (= kvanttifluktuaatiot eli kvanttiheilahtelut) sattumalta suuri energia (tyhjiöenergia)

Lisätiedot

Mahtuuko kaikkeus liitutaululle?

Mahtuuko kaikkeus liitutaululle? Mahtuuko kaikkeus liitutaululle? Teoreettinen näkökulma hiukkasfysiikkaan Jaana Heikkilä, CERN, 304-1-007 7.2.2017 Ylioppilas, 2010, Madetojan musiikkilukio, Oulu LuK (Fysiikka, teor. fysiikka), 2013,

Lisätiedot

Opetusesimerkki hiukkasfysiikan avoimella datalla: CMS Masterclass 2014

Opetusesimerkki hiukkasfysiikan avoimella datalla: CMS Masterclass 2014 Opetusesimerkki hiukkasfysiikan avoimella datalla: CMS Masterclass 2014 CERN ja LHC LHC-kiihdytin ja sen koeasemat sijaitsevat 27km pitkässä tunnelissa noin 100 m maan alla Ranskan ja Sveitsin raja-alueella.

Lisätiedot

Fysiikkaa runoilijoille Osa 7: kohti kaiken teoriaa

Fysiikkaa runoilijoille Osa 7: kohti kaiken teoriaa Fysiikkaa runoilijoille Osa 7: kohti kaiken teoriaa Syksy Räsänen Helsingin yliopisto, fysiikan laitos ja fysiikan tutkimuslaitos www.helsinki.fi/yliopisto 1 Modernin fysiikan sukupuu Klassinen mekaniikka

Lisätiedot

CERN-matka

CERN-matka CERN-matka 2016-2017 UUTTA FYSIIKKAA Janne Tapiovaara Rauman Lyseon lukio http://imglulz.com/wp-content/uploads/2015/02/keep-calm-and-let-it-go.jpg FYSIIKKA ON KOKEELLINEN LUONNONTIEDE, JOKA PYRKII SELITTÄMÄÄN

Lisätiedot

LHC -riskianalyysi. Emmi Ruokokoski

LHC -riskianalyysi. Emmi Ruokokoski LHC -riskianalyysi Emmi Ruokokoski 30.3.2009 Johdanto Mikä LHC on? Perustietoa ja taustaa Mahdolliset riskit: mikroskooppiset mustat aukot outokaiset magneettiset monopolit tyhjiökuplat Emmi Ruokokoski

Lisätiedot

Atomimallit. Tapio Hansson

Atomimallit. Tapio Hansson Atomimallit Tapio Hansson Atomin käsite Atomin käsite on peräisin antiikin Kreikasta. Filosofi Demokritos päätteli (n. 400 eaa.), että äärellisen maailman tulee koostua äärellisistä, jakamattomista hiukkasista

Lisätiedot

(Hiukkas)fysiikan standardimalli

(Hiukkas)fysiikan standardimalli Alkeishiukkasista maailmankaikkeuteen: (Hiukkas)fysiikan standardimalli Helsingin Yliopisto Kaikki koostuu alkeishiukkasista: Aine koostuu protoneista, neutroneista ja elektroneista Protonit ja neutronit

Lisätiedot

Fysiikka on eksakti (eli tarkka ) tiede, koska se käyttää tulostensa esittämiseen matematiikkaa. Vain matemaattinen esitys on kyllin selkeää ja

Fysiikka on eksakti (eli tarkka ) tiede, koska se käyttää tulostensa esittämiseen matematiikkaa. Vain matemaattinen esitys on kyllin selkeää ja Mitä fysiikka on? Fysiikka on luonnontiede, joka tutkii maailmaa sen kaikilla tasoilla, atomeista ja hiukkasista tähtiin ja koko maailmankaikkeuteen. Fysiikan tarkoituksena on ymmärtää maailmaa. Luonnontieteenä

Lisätiedot

Lataa Maailmanviiva - Jukka Maalampi. Lataa

Lataa Maailmanviiva - Jukka Maalampi. Lataa Lataa Maailmanviiva - Jukka Maalampi Lataa Kirjailija: Jukka Maalampi ISBN: 9789525329513 Sivumäärä: 221 Formaatti: PDF Tiedoston koko: 28.94 Mb Sata vuotta sitten Albert Einstein ilmestyi kuin tyhjästä

Lisätiedot

Aineen rakenteesta. Tapio Hansson

Aineen rakenteesta. Tapio Hansson Aineen rakenteesta Tapio Hansson Ykköskurssista jo muistamme... Atomin käsite on peräisin antiikin Kreikasta. Demokritos päätteli alunperin, että jatkuva aine ei voi koostua äärettömän pienistä alkeisosasista

Lisätiedot

Havainto uudesta 125 GeV painavasta hiukkasesta

Havainto uudesta 125 GeV painavasta hiukkasesta Havainto uudesta 125 GeV painavasta hiukkasesta CMS-koe CERN 4. heinäkuuta 2012 Yhteenveto CERNin Large Hadron Collider (LHC) -törmäyttimen Compact Muon Solenoid (CMS) -kokeen tutkijat ovat tänään julkistaneet

Lisätiedot

Hiukkasfysiikka, kosmologia, ja kaikki se?

Hiukkasfysiikka, kosmologia, ja kaikki se? Hiukkasfysiikka, kosmologia, ja kaikki se? Kari Rummukainen Fysiikan laitos & Fysiikan tutkimuslaitos (HIP) Helsingin Yliopisto Kari Rummukainen Hiukkasfysiikka + kosmologia Varhainen maailmankaikkeus

Lisätiedot

ja KVANTTITEORIA MODERNI FYSIIKKA KVANTTITEORIAN SYNTY AALTO HIUKKAS-DUALISMI EPÄTARKKUUSPERIAATE TUNNELOITUMINEN ELEKTRONIRAKENNE UUSI MAAILMANKUVA

ja KVANTTITEORIA MODERNI FYSIIKKA KVANTTITEORIAN SYNTY AALTO HIUKKAS-DUALISMI EPÄTARKKUUSPERIAATE TUNNELOITUMINEN ELEKTRONIRAKENNE UUSI MAAILMANKUVA ja KVANTTITEORIA 1 MODERNI FYSIIKKA KVANTTITEORIAN SYNTY AALTO HIUKKAS-DUALISMI EPÄTARKKUUSPERIAATE TUNNELOITUMINEN ELEKTRONIRAKENNE UUSI MAAILMANKUVA Fysiikka WYP2005 ja KVANTTITEORIA 24.1.2006 WYP 2005

Lisätiedot

Lataa Maailmanlopun hiukkanen - Sean Carroll. Lataa

Lataa Maailmanlopun hiukkanen - Sean Carroll. Lataa Lataa Maailmanlopun hiukkanen - Sean Carroll Lataa Kirjailija: Sean Carroll ISBN: 9789525985276 Sivumäärä: 351 Formaatti: PDF Tiedoston koko: 25.68 Mb Viime vuosikymmenten merkittävin löytö fysiikassa

Lisätiedot

Uusimmat tulokset ATLAS-kokeen Higgs hiukkasen etsinnästä

Uusimmat tulokset ATLAS-kokeen Higgs hiukkasen etsinnästä Uusimmat tulokset ATLAS-kokeen Higgs hiukkasen etsinnästä 4. kesäkuuta 2012 ATLAS koe esitteli uusimmat tuloksensa Higgs-hiukkasen etsinnästä. Tulokset esiteltiin CERNissä pidetyssä seminaarissa joka välitettiin

Lisätiedot

Klassisssa mekaniikassa määritellään liikemäärä p kl näin:

Klassisssa mekaniikassa määritellään liikemäärä p kl näin: Relativistinen liikemäärä Luento 3 Klassisssa mekaniikassa määritellään liikemäärä p kl näin: pkl = mv. Mekaniikan ilmiöissä on todettu olevan voimassa liikemäärän säilymisen laki: eristetyn systeemin

Lisätiedot

STANDARDIMALLI. Perus- Sähkö- Elektronin Myonin Taun hiukka- varaus perhe perhe perhe set

STANDARDIMALLI. Perus- Sähkö- Elektronin Myonin Taun hiukka- varaus perhe perhe perhe set STANDARDIMALLI Fysiikan standardimalli on hiukkasmaailman malli, joka liittää yhteen alkeishiukkaset ja niiden vuorovaikutukset gravitaatiota lukuun ottamatta. Standardimallin mukaan kaikki aine koostuu

Lisätiedot

Kvarkeista kvanttipainovoimaan ja takaisin

Kvarkeista kvanttipainovoimaan ja takaisin 1/31 Kvarkeista kvanttipainovoimaan ja takaisin Niko Jokela Hiukkasfysiikan kesäkoulu Helsinki 18. toukokuuta 2017 2/31 Säieteorian perusidea Hieman historiaa 1 Säieteorian perusidea Hieman historiaa 2

Lisätiedot

Neutriino-oskillaatiot

Neutriino-oskillaatiot Neutriino-oskillaatiot Seminaariesitys Joonas Ilmavirta Jyväskylän yliopisto 29.11.2011 Joonas Ilmavirta (JYU) Neutriino-oskillaatiot 29.11.2011 1 / 16 Jotain vikaa β-hajoamisessa Ytimen β-hajoamisessa

Lisätiedot

Vuorovaikutuksien mittamallit

Vuorovaikutuksien mittamallit Vuorovaikutuksien mittamallit Hiukkasten vuorovaikutuksien teoreettinen mallintaminen perustuu ns. mittakenttäteorioihin. Kenttä viittaa siihen, että hiukkanen kuvataan paikasta ja ajasta riippuvalla funktiolla

Lisätiedot

Suhteellisuusteoriasta, laskuista ja yksiköistä kvantti- ja hiukkasfysiikassa. Tapio Hansson

Suhteellisuusteoriasta, laskuista ja yksiköistä kvantti- ja hiukkasfysiikassa. Tapio Hansson Suhteellisuusteoriasta, laskuista ja yksiköistä kvantti- ja hiukkasfysiikassa Tapio Hansson Laskentoa SI-järjestelmä soveltuu hieman huonosti kvantti- ja hiukaksfysiikkaan. Sen perusyksiköiden mittakaava

Lisätiedot

Teoreettisen fysiikan tulevaisuuden näkymiä

Teoreettisen fysiikan tulevaisuuden näkymiä Teoreettisen fysiikan tulevaisuuden näkymiä Tämä on teoreettisen fysiikan professori Erkki Thunebergin virkaanastujaisesitelmä, jonka hän piti Oulun yliopistossa 8.11.2001. Esitys on omistettu professori

Lisätiedot

Suomalainen tutkimus LHC:llä. Paula Eerola Fysiikan laitos ja Fysiikan tutkimuslaitos

Suomalainen tutkimus LHC:llä. Paula Eerola Fysiikan laitos ja Fysiikan tutkimuslaitos Suomalainen tutkimus LHC:llä Paula Eerola Fysiikan laitos ja Fysiikan tutkimuslaitos 2.12.2009 Mitä hiukkasfysiikka tutkii? Hiukkasfysiikka tutkii aineen pienimpiä rakennusosia ja niiden välisiä vuorovaikutuksia.

Lisätiedot

Hiukkasfysiikkaa ja kosmologiaa teoreetikon näkökulmasta

Hiukkasfysiikkaa ja kosmologiaa teoreetikon näkökulmasta teoreetikon näkökulmasta Aleksi Vuorinen Bielefeldin yliopisto CERN, 3.6.2013 Sisältö Johdanto Motivaatiota Luonnon skaalat ja effektiiviset teoriat Alkeishiukkaset ja vuorovaikutukset Standardimallin

Lisätiedot

KVANTTITEORIA MODERNI FYSIIKKA KVANTTITEORIAN SYNTY AALTO HIUKKAS-DUALISMI EPÄTARKKUUSPERIAATE TUNNELOITUMINEN ELEKTRONIRAKENNE UUSI MAAILMANKUVA

KVANTTITEORIA MODERNI FYSIIKKA KVANTTITEORIAN SYNTY AALTO HIUKKAS-DUALISMI EPÄTARKKUUSPERIAATE TUNNELOITUMINEN ELEKTRONIRAKENNE UUSI MAAILMANKUVA KVANTTITEORIA 1 MODERNI FYSIIKKA KVANTTITEORIAN SYNTY AALTO HIUKKAS-DUALISMI EPÄTARKKUUSPERIAATE TUNNELOITUMINEN ELEKTRONIRAKENNE UUSI MAAILMANKUVA Fysiikka KVANTTITEORIA Metso Tampere 13.11.2005 MODERNI

Lisätiedot

Kosmologia: Miten maailmankaikkeudesta tuli tällainen? Tapio Hansson

Kosmologia: Miten maailmankaikkeudesta tuli tällainen? Tapio Hansson Kosmologia: Miten maailmankaikkeudesta tuli tällainen? Tapio Hansson Kosmologia Kosmologiaa tutkii maailmankaikkeuden rakennetta ja historiaa Yhdistää havaitsevaa tähtitiedettä ja fysiikkaa Tämän hetken

Lisätiedot

Flrysikko Higgs iuhli. löytymistä 4. z.totz

Flrysikko Higgs iuhli. löytymistä 4. z.totz H elsin 6tN S.rrwonÄ1..7.A0,S Vahva todiste himoitusta Higgsistä Higgsin hiukkasta on kaivattu tukemaan fysiikan perusteoriaa. Mutta vielä pitäisi varrnistaa pari asiaa. Nyt on löytynyt sen näköinen hiukkanen'

Lisätiedot

OPETUSSUUNNITELMALOMAKE

OPETUSSUUNNITELMALOMAKE OPETUSSUUNNITELMALOMAKE v0.90 Tällä lomakkeella dokumentoit opintojaksoasi koskevaa opetussuunnitelmatyötä. Lomake on suunniteltu niin, että se palvelisi myös Oodia varten tehtävää tiedonkeruuta. Voit

Lisätiedot

S U H T E E L L I S U U S T E O R I AN P Ä Ä P I I R T E I T Ä

S U H T E E L L I S U U S T E O R I AN P Ä Ä P I I R T E I T Ä S U H T E E L L I S U U S T E O R I AN P Ä Ä P I I R T E I T Ä (ks. esim. http://www.kotiposti.net/ajnieminen/sutek.pdf). 1. a) Suppeamman suhteellisuusteorian perusolettamukset (Einsteinin suppeampi suhteellisuusteoria

Lisätiedot

Matematiikan tukikurssi

Matematiikan tukikurssi Matematiikan tukikurssi Kurssikerta 8 1 Derivaatta Tarkastellaan funktion f keskimääräistä muutosta tietyllä välillä ( 0, ). Funktio f muuttuu tällä välillä määrän. Kun tämä määrä jaetaan välin pituudella,

Lisätiedot

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet Kati Lassila-Perini Fysiikan tutkimuslaitos Miksi hiukkasia kiihdytetään? Miten hiukkasia kiihdytetään? Mitä törmäyksessä tapahtuu? Miten hiukkasia mitataan? Esitys hiukkasfysiikan

Lisätiedot

Ydin- ja hiukkasfysiikka 2014: Harjoitus 5 Ratkaisut 1

Ydin- ja hiukkasfysiikka 2014: Harjoitus 5 Ratkaisut 1 Ydin- ja hiukkasfysiikka 04: Harjoitus 5 Ratkaisut Tehtävä a) Vapautunut energia saadaan laskemalla massan muutos reaktiossa: E = mc = [4(M( H) m e ) (M( 4 He) m e ) m e ]c = [4M( H) M( 4 He) 4m e ]c =

Lisätiedot

Mitä on moderni fysiikka?

Mitä on moderni fysiikka? F2k-laboratorio Fysiikka 2000 luvulle Toiminnassa vuodesta 2011 Modernin fysiikan töitä pääasiassa lukiolaisille opettajan ja ohjaajan opastuksella Noin 40 ryhmää/vuosi Myös opeopiskelijoiden koulutusta

Lisätiedot

Ensimmäisessä fysiikan jaksossa käsitellään maailmankaikkeutta, aineen rakennetta ja ydinenergiaa. Oppikirja s. 7 12 ja 291 322.

Ensimmäisessä fysiikan jaksossa käsitellään maailmankaikkeutta, aineen rakennetta ja ydinenergiaa. Oppikirja s. 7 12 ja 291 322. Fysiikka 1, 7. lk RUOKOLAHDEN KIRKONKYLÄN KOULU Ensimmäisessä fysiikan jaksossa käsitellään maailmankaikkeutta, aineen rakennetta ja ydinenergiaa. Oppikirja s. 7 12 ja 291 322. Tämä dokumentin versio on

Lisätiedot

SUHTEELLISUUSTEORIAN TEOREETTISIA KUMMAJAISIA

SUHTEELLISUUSTEORIAN TEOREETTISIA KUMMAJAISIA MUSTAT AUKOT FAQ Kuinka gravitaatio pääsee ulos tapahtumahorisontista? Schwarzschildin ratkaisu on staattinen. Tähti on kaareuttanut avaruuden jo ennen romahtamistaan mustaksi aukoksi. Ulkopuolinen havaitsija

Lisätiedot

Perusvuorovaikutukset

Perusvuorovaikutukset Perusvuorovaikutukset Mikko Mustonen Mika Kainulainen CERN tutkielma Nurmeksen lukio Syksy 2009 Sisältö 1 Johdanto... 3 2 Perusvuorovaikutusten historia... 3 3 Teoria... 6 3.1 Gravitaatio... 6 3.2 Sähkömagneettinen

Lisätiedot

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet Kati Lassila-Perini Fysiikan tutkimuslaitos Miksi hiukkasia kiihdytetään? Miten hiukkasia kiihdytetään? Mitä törmäyksessä tapahtuu? Miten hiukkasia mitataan? Esitys hiukkasfysiikan näkökulmasta, vastaavia

Lisätiedot

Fysiikka 8. Aine ja säteily

Fysiikka 8. Aine ja säteily Fysiikka 8 Aine ja säteily Sähkömagneettinen säteily James Clerk Maxwell esitti v. 1864 sähkövarauksen ja sähkövirran sekä sähkö- ja magneettikentän välisiä riippuvuuksia kuvaavan teorian. Maxwellin teorian

Lisätiedot

PIMEÄ ENERGIA mysteeri vai kangastus? Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos

PIMEÄ ENERGIA mysteeri vai kangastus? Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos PIMEÄ ENERGIA mysteeri vai kangastus? Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos 1917: Einstein sovelsi yleistä suhteellisuusteoriaa koko maailmankaikkeuteen Linnunradan eli maailmankaikkeuden

Lisätiedot

Robert Brout. Higgsin bosoni. S. Lehti Fysiikan tutkimuslaitos Helsinki. Francois Englert. sami.lehti@cern.ch. Peter Higgs

Robert Brout. Higgsin bosoni. S. Lehti Fysiikan tutkimuslaitos Helsinki. Francois Englert. sami.lehti@cern.ch. Peter Higgs Robert Brout Higgsin bosoni Francois Englert S. Lehti Fysiikan tutkimuslaitos Helsinki sami.lehti@cern.ch Peter Higgs G.Landsberg in EPS-HEP 2013 2 Muutamia peruskäsitteitä 3 Leptonit: alkeishiukkasia,

Lisätiedot

Kertausta 1.kurssista. KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 Atomin rakenne ja jaksollinen järjestelmä. Hiilen isotoopit

Kertausta 1.kurssista. KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 Atomin rakenne ja jaksollinen järjestelmä. Hiilen isotoopit KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 Atomin rakenne ja jaksollinen järjestelmä Kertausta 1.kurssista Hiilen isotoopit 1 Isotoopeilla oli ytimessä sama määrä protoneja, mutta eri määrä neutroneja. Ne käyttäytyvät kemiallisissa

Lisätiedot

SISÄLTÖ MITÄ FYSIIKKA ON KLASSILLINEN FYSIIKKA

SISÄLTÖ MITÄ FYSIIKKA ON KLASSILLINEN FYSIIKKA 1 MODERNI FYSIIKKA Tapio Rantala Teoreettinen ja laskennallinen materiaalifysiikka Elektronirakenneteoria http://www.tut.fi/semiphys SISÄLTÖ MITÄ FYSIIKKA ON KLASSILLINEN FYSIIKKA MODERNI FYSIIKKA KVANTTIFYSIIKKA

Lisätiedot

Fysiikan ja kemian pedagogiset perusteet Kari Sormunen Syksy 2014

Fysiikan ja kemian pedagogiset perusteet Kari Sormunen Syksy 2014 Fysiikan ja kemian pedagogiset perusteet Kari Sormunen Syksy 2014 Aine koostuu atomeista Nimitys tulee sanasta atomos = jakamaton (400 eaa, Kreikka) Atomin kuvaamiseen käytetään atomimalleja Pallomalli

Lisätiedot

Mikä on CERN? Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire

Mikä on CERN? Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire Mikä on CERN? Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire CERN on maailman suurin hiukkasfysiikan tutkimuslaitos Ranskan ja Sveitsin rajalla lähellä Geneveä Peruste;u 1954 Suomi lii;yi 1991 21 jäsenmaata

Lisätiedot

Kosmos = maailmankaikkeus

Kosmos = maailmankaikkeus Kosmos = maailmankaikkeus Synty: Big Bang, alkuräjähdys 13 820 000 000 v sitten Koostumus: - Pimeä energia 3/4 - Pimeä aine ¼ - Näkyvä aine 1/20: - vetyä ¾, heliumia ¼, pari prosenttia muita alkuaineita

Lisätiedot

Aikamatkustus. Emma Beckingham ja Enni Pakarinen

Aikamatkustus. Emma Beckingham ja Enni Pakarinen Aikamatkustus Emma Beckingham ja Enni Pakarinen Aikamatkustuksen teoria Aikamatkustus on useita vuosisatoja kiinnostanut ihmiskuntaa. Nykyihminen useimmiten pitää aikamatkustusta vain kuvitteellisena konseptina,

Lisätiedot

Hiukkasten lumo: uuden fysiikan alku. Oili Kemppainen

Hiukkasten lumo: uuden fysiikan alku. Oili Kemppainen Hiukkasten lumo: uuden fysiikan alku Oili Kemppainen 29.09.2009 Hiukkasfysiikka tutkii luonnon perusrakenteita Käsitykset aineen rakenteesta ja luonnonlaeista muuttuneet radikaalisti Viimeisin murros 1960-

Lisätiedot

KEMIA. Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista.

KEMIA. Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista. KEMIA Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista. Kemian työturvallisuudesta -Kemian tunneilla tutustutaan aineiden ominaisuuksiin Jotkin aineet syttyvät palamaan reagoidessaan

Lisätiedot

Paula Eerola 17.1.2012

Paula Eerola 17.1.2012 Suomalainen tutkimus LHC:llä Paula Eerola Fysiikan laitos ja Fysiikan tutkimuslaitostki it 17.1.2012 Mikä on LHC? LHC Large Hadron Collider Suuri Hiukkastörmäytin on CERN:ssä sijaitseva it kiihdytin, toiminnassa

Lisätiedot

SMG-4450 Aurinkosähkö

SMG-4450 Aurinkosähkö SMG-4450 Aurinkosähkö Ensimmäisen luennon aihepiirit Auringonsäteily: Auringon säteilyintensiteetin mallintaminen: mustan kappaleen säteily Sähkömagneettisen säteilyn hiukkasluonne: fotonin energia Aurinkovakio

Lisätiedot

Fysiikan kurssit suositellaan suoritettavaksi numerojärjestyksessä. Poikkeuksena kurssit 10-14, joista tarkemmin alla.

Fysiikan kurssit suositellaan suoritettavaksi numerojärjestyksessä. Poikkeuksena kurssit 10-14, joista tarkemmin alla. Fysiikan kurssit suositellaan suoritettavaksi numerojärjestyksessä Poikkeuksena kurssit 10-14, joista tarkemmin alla Jos et ole varma, voitko valita jonkin fysiikan kurssin, ota yhteyttä lehtori Antti

Lisätiedot

Valtteri Lindholm (Helsingin Yliopisto) Horisonttiongelma 21.11.2013 1 / 9

Valtteri Lindholm (Helsingin Yliopisto) Horisonttiongelma 21.11.2013 1 / 9 : Valtteri Lindholm (Helsingin Yliopisto) Horisonttiongelma 21.11.2013 1 / 9 Horisonttiongelma Valtteri Lindholm Helsingin Yliopisto Teoreettisen fysiikan syventävien opintojen seminaari Valtteri Lindholm

Lisätiedot

Fysiikkaa runoilijoille Osa 4: kvanttimekaniikka

Fysiikkaa runoilijoille Osa 4: kvanttimekaniikka Fysiikkaa runoilijoille Osa 4: kvanttimekaniikka Syksy Räsänen Helsingin yliopisto, fysiikan laitos ja fysiikan tutkimuslaitos www.helsinki.fi/yliopisto 1 Modernin fysiikan sukupuu Klassinen fysiikka Kvanttimekaniikka

Lisätiedot

Fysiikka 1. Fysiikka 1, Fysiikka luonnontieteenä, Tammi (2009) MAOL-taulukot, Otava

Fysiikka 1. Fysiikka 1, Fysiikka luonnontieteenä, Tammi (2009) MAOL-taulukot, Otava Fysiikka 1 Fysiikka 1, Fysiikka luonnontieteenä, Tammi (2009) MAOL-taulukot, Otava 1 Fysiikan kurssitarjonta Pakollinen kurssi fysiikka luonnontieteenä (FY1) Seitsemän valtakunnallista syventävää kurssia

Lisätiedot

Suojeleva Aurinko: Aurinko ja kosmiset säteet IHY 2007-2009

Suojeleva Aurinko: Aurinko ja kosmiset säteet IHY 2007-2009 Suojeleva Aurinko: Aurinko ja kosmiset säteet IHY 2007-2009 Eino Valtonen Avaruustutkimuslaboratorio, Fysiikan ja tähtitieteen laitos, Turun yliopisto Eino.Valtonen@utu.fi 2 Kosminen säde? 3 4 5 Historia

Lisätiedot

Harvinainen standardimallin ennustama B- mesonin hajoaminen havaittu CMS- kokeessa

Harvinainen standardimallin ennustama B- mesonin hajoaminen havaittu CMS- kokeessa Harvinainen standardimallin ennustama B- mesonin hajoaminen havaittu CMS- kokeessa CMS- koe raportoi uusissa tuloksissaan Bs- mesonin (B- sub- s) hajoamisesta kahteen myoniin, jolle Standardimalli (SM)

Lisätiedot

tutkijankloppi pani fysiikan uusiksi...

tutkijankloppi pani fysiikan uusiksi... Cromalin-godk. Red sek.: Layouter: HB.: Prod.: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 39 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 Niels

Lisätiedot

Maailmankaikkeuden kriittinen tiheys

Maailmankaikkeuden kriittinen tiheys Maailmankaikkeuden kriittinen tiheys Tarkastellaan maailmankaikkeuden pientä pallomaista laajenevaa osaa, joka sisältää laajenemisliikkeessä olevia galakseja. Olkoon pallon säde R, massa M ja maailmankaikkeuden

Lisätiedot

Neutriinofysiikka. Tvärminne Jukka Maalampi Fysiikan laitos, Jyväskylän yliopisto

Neutriinofysiikka. Tvärminne Jukka Maalampi Fysiikan laitos, Jyväskylän yliopisto Neutriinofysiikka Tvärminne 27.5.2010 Jukka Maalampi Fysiikan laitos, Jyväskylän yliopisto Neutriinon keksiminen Ongelma 1900-luvun alusta: beetahajoamisessa syntyvän neutriinon energiaspektri on jatkuva.

Lisätiedot

KVANTTIKOSMOLOGIAA VIRKAANASTUJAISESITELMÄ, PROFESSORI KIMMO KAINULAINEN. Arvoisa Dekaani, hyvä yleisö,

KVANTTIKOSMOLOGIAA VIRKAANASTUJAISESITELMÄ, PROFESSORI KIMMO KAINULAINEN. Arvoisa Dekaani, hyvä yleisö, VIRKAANASTUJAISESITELMÄ, 12.12.2012 PROFESSORI KIMMO KAINULAINEN KVANTTIKOSMOLOGIAA Arvoisa Dekaani, hyvä yleisö, Kosmologia on tiede joka tutkii maailmankaikkeutta kokonaisuutena ja sen kehityshistoriaa.

Lisätiedot

KVANTTITELEPORTAATIO. Janne Tapiovaara. Rauman Lyseon lukio

KVANTTITELEPORTAATIO. Janne Tapiovaara. Rauman Lyseon lukio KVANTTITELEPORTAATIO Janne Tapiovaara Rauman Lyseon lukio BEAM ME UP SCOTTY! Teleportaatio eli kaukosiirto on scifi-kirjailijoiden luoma. Star Trekin luoja Gene Roddenberry: on huomattavasti halvempaa

Lisätiedot

Alkeishiukkaset. perushiukkaset. hadronit eli kvarkeista muodostuneet sidotut tilat

Alkeishiukkaset. perushiukkaset. hadronit eli kvarkeista muodostuneet sidotut tilat Alkeishiukkaset perushiukkaset kvarkit (antikvarkit) leptonit (antileptonit) hadronit eli kvarkeista muodostuneet sidotut tilat baryonit mesonit mittabosonit eli vuorovaikutuksien välittäjähiukkaset Higgsin

Lisätiedot

Kvarkkiaineen tutkimus CERN:n ALICE-kokeessa

Kvarkkiaineen tutkimus CERN:n ALICE-kokeessa Kvarkkiaineen tutkimus CERN:n ALICE-kokeessa Sami RäsänenR SISÄLTÖ: Vahvojen vuorovaikutusten teorian (=QCD) historiaa Olomuodon muutos ydinaineesta kvarkkiaineeseen Kvarkkiaineen kokeellinen tutkimus,

Lisätiedot

QCD vahvojen vuorovaikutusten monimutkainen teoria

QCD vahvojen vuorovaikutusten monimutkainen teoria QCD vahvojen vuorovaikutusten monimutkainen teoria Aleksi Vuorinen Helsingin yliopisto Hiukkasfysiikan kesäkoulu Helsingin yliopisto, 18.5.2017 Päälähde: P. Hoyer, Introduction to QCD, http://www.helsinki.fi/~hoyer/talks/mugla_hoyer.pdf

Lisätiedot

Fysiikan perusteet. SI-järjestelmä. Antti Haarto 21.05.2012. www.turkuamk.fi

Fysiikan perusteet. SI-järjestelmä. Antti Haarto 21.05.2012. www.turkuamk.fi Fysiikan perusteet SI-järjestelmä Antti Haarto 21.05.2012 Fysiikka ja muut luonnontieteet Ihminen on aina pyrkinyt selittämään havaitsemansa ilmiöt Kreikkalaiset filosofit pyrkivät selvittämään ilmiöt

Lisätiedot

Sisältö. Artikkelit. Viitteet. Artikkelilisenssit

Sisältö. Artikkelit. Viitteet. Artikkelilisenssit Sisältö Artikkelit Kvanttikenttäteoria 1 Vuorovaikutus 1 Sähkömagneettinen vuorovaikutus 2 Kenttä (fysiikka) 4 Kvanttisähködynamiikka 12 Sähkövaraus 13 Hiukkasfysiikan standardimalli 18 Mittabosoni 21

Lisätiedot

3.1 Varhaiset atomimallit (1/3)

3.1 Varhaiset atomimallit (1/3) + 3 ATOMIN MALLI 3.1 Varhaiset atomimallit (1/3) Thomsonin rusinakakkumallissa positiivisesti varautuneen hyytelömäisen aineen sisällä on negatiivisia elektroneja kuin rusinat kakussa. Rutherford pommitti

Lisätiedot

Tiede ja usko KIRKKO JA KAUPUNKI 27.2.1980

Tiede ja usko KIRKKO JA KAUPUNKI 27.2.1980 Tiede ja usko Jokaisen kristityn samoin kuin jokaisen tiedemiehenkin velvollisuus on katsoa totuuteen ja pysyä siinä, julistaa professori Kaarle Kurki-Suonio. Tieteen ja uskon rajankäynti on ollut kahden

Lisätiedot

Mustien aukkojen astrofysiikka

Mustien aukkojen astrofysiikka Mustien aukkojen astrofysiikka Peter Johansson Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto Kumpula nyt Helsinki 19.2.2016 1. Tähtienmassaiset mustat aukot: Kuinka isoja?: noin 3-100 kertaa Auringon massa, tapahtumahorisontin

Lisätiedot

8. Hiukkasfysiikka ja kosmologia

8. Hiukkasfysiikka ja kosmologia 8. Hiukkasfysiikka ja kosmologia Aineen alkeellisin rakenne Miten hiukkasia tutkitaan? Hiukkaset ja vuorovaikutukset Kvarkit Symmetriat ja vuorovaikutuksien yhtenäistäminen Maailmankaikkeuden rakenne Varhainen

Lisätiedot

Hiukkaskiihdyttimet. Tapio Hansson

Hiukkaskiihdyttimet. Tapio Hansson Hiukkaskiihdyttimet Tapio Hansson Miksi kiihdyttää hiukkasia? Hiukkaskiihdyttimien kehittäminen on ollut ehkä tärkein yksittäinen kehityssuunta alkeishiukkasfysiikassa. Hyöty, joka saadaan hiukkasten kiihdyttämisestä

Lisätiedot

Hei, Tässä lähetän sinulle eilisen esitykseni kalvot! Leo Näreaho

Hei, Tässä lähetän sinulle eilisen esitykseni kalvot! Leo Näreaho 1 Panpsykismi (2010) Keskustelijat Heikki Mäntylä Leo Näreaho Kullervo Rainio 1.12.2010 Leo Näreaho Hei, Tässä lähetän sinulle eilisen esitykseni kalvot! Leo Näreaho 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1.12.2010 Heikki

Lisätiedot

LIITE 11A: VALOSÄHKÖINEN ILMIÖ

LIITE 11A: VALOSÄHKÖINEN ILMIÖ LIITE 11A: VALOSÄHKÖINEN ILMIÖ Valosähköisellä ilmiöllä ymmärretään tässä oppikirjamaisesti sitä, että kun virtapiirissä ja tyhjiölampussa olevan anodi-katodi yhdistelmän katodia säteilytetään fotoneilla,

Lisätiedot

Kant Arvostelmia. Informaatioajan Filosofian kurssin essee. Otto Opiskelija 65041E

Kant Arvostelmia. Informaatioajan Filosofian kurssin essee. Otto Opiskelija 65041E Kant Arvostelmia Informaatioajan Filosofian kurssin essee Otto Opiskelija 65041E David Humen radikaalit näkemykset kausaaliudesta ja siitä johdetut ajatukset metafysiikan olemuksesta (tai pikemminkin olemattomuudesta)

Lisätiedot

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA KERTAUSTA REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 Aineiden ominaisuudet voidaan selittää niiden rakenteen avulla. Aineen rakenteen ja ominaisuuksien väliset riippuvuudet selittyvät kemiallisten sidosten avulla. Vahvat

Lisätiedot

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka 766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka Luentomonistetta täydentävää materiaalia: 5 Juhani Lounila Oulun yliopisto, Fysiikan laitos, 04 Hiukkasfysiikka Hiukkaskiihdyttimet Ydin- ja hiukkasfysiikan varhaisvaiheessa

Lisätiedot