Alkeishiukkaset. Standarimalliin pohjautuen:

Transkriptio

1 Alkeishiukkaset

2 Alkeishiukkaset Standarimalliin pohjautuen: Alkeishiukkasiin lasketaan perushiukkaset (fermionit) ja alkeishiukkasbosonit. Ne ovat nykyisen tiedon mukaan jakamattomia hiukkasia. Lisäksi toisinaan alkeishiukkasiksi luetaan myös kvarkeista muodostuneet hiukkaset joita kutsutaan hadroneiksi.

3 Perushiukkasiin kuuluu 12 hiukkasta, 6 kvarkkia ja 6 leptonia jotka kaikki jakautuvat elektronin, myonin ja taun perheisiin Perushiukkaset

4

5

6 Elektronin perhe Kaikki näkyvä aine koostuu standardimallin mukaan elektronin perheen hiukkasista (=u- ja d-kvarkit, elektronit ja elektronin neutriinot) Kvarkit: ylös-kvarkki, up: Massa kaikista kvarkeista pienin helpoin havaita kokeellisesti. Kuuluu kolmeen teoreettisesti ensimmäiseksi löydettyyn kvarkkiin. (1964 Murray Gell-Mann ja George Zweig). Koska kvarkkeja ei esiinny yksin, u-kvarkki esiintyy erilaisissa hiukkasissa. Esimerkiksi yhdessä d-kvarkin kanssa neutroneissa ja protoneissa. D-kvarkki havaittiin myös vuonna 1964, ja sen massa on toiseksi pienin kaikista kvarkeista.

7 Elektronin perhe, leptonit Elektronin löysi Joseph John Thompson vuonna Elektorni on tavallisin sähkövirran kuljettaja ja sen sähkövaraus on negatiivinen, yhden alkeisvarauksen suuruinen. Elektronit ovat sijoittuneet atomissa eri orbitaaleille. Kuten kaikilla hiukkasilla, myös elektronilla on antihiukkanen, ja sillä on erityisnimi, positroni. Wolfgang Paul ennusti elektronin neutriinon olemassaolon teoreettisesti jo vuonna 1930, beetahajoamisen puuttuvana palasena. Kokeellisesti se havaittiin kuitenkin vasta vuonna 1956, ydinreaktiosta tulevasta valtavasta määrästä hiukkasia. Neutriinolla ei ole sähkövarausta, ja painovoiman vaikutus siihen on olematon, muta sen massaa ei ole vielä mitattu. Ne läpäisevät kaiken materian, eikä niitä voida havaita suoraan. Niitä tutkitaan reaktioiden avulla ydinvoimaloissa ja hiukkaskiihdyttimissä. Neutriinot hajoavat heikossa vuorovaikutuksessa vapaina, ja voivat myös hajota atomin ytimessä beetahajoamisessa. Niiden puoliintumisaika on noin 15 minuuttia.

8 Myonin perhe Myoni, myonin neutriino, lumo (c), outo (s) Syntyvät pionejen hajotessa Myonin massa 200-kertainen elektroniin nähden Karl David Andersson v.1936 Voi muodostaa Myoniumin materiaan jäädessään Lumo (sv: 2/3e) Outo (95%) tai Alas (5%) Outo (sv: -1/3e) on kevyin kvarkki Myonin neutriino on pysyvä hiukkanen

9

10 Taun perhe Taun massa 17krt myonin massa, Tau on epästabiili Tau, taun neutriino, tosi (t) (truth tai top), kaunis (b) (beauty tai bottom) Tau havaittiin epäsuorasti , ja Martin Lewis Pearl sai Nobelin sen löytämisestä v.1995 Voi muodostaa eksoottisia atomeja mm. Taoniumin tai Oniumin Tosi-kvarkki (sv: 2/3e) on raskain alkeishiukkanen (lukuunottamatta Higgsiä) eikä täten muodosta lainkaan hadroneita. Se voidaan havaita vain muodostamalla pari t- antikvarkin kanssa Kaunis-kvarkki (sv:-1/3e) on raskain kvarkki joka pystyy muodostamaan Hadroneita, vaikka sen elinaika on hyvin lyhyt. Se havaittiin ensi kertaa v. 1977

11

12 Alkeishiukkasbosonit Gluoni, vahva vuorovaikutus W- ja Z-bosonit, heikko vuorovaikutus Fotoni, sähkömagneettinen vuorovaikutus Gravitoni, gravitaatiovuorovaikutus Higgsin bosoni

13

14 Hadronit Hadroni on kvarkeista koottu hiukkanen, joten se ei sinänsä ole alkeishiukkanen. Hadronit jaetaan baryoneihin ja mesoneihin. Baryonit koostuvat kolmesta kvarkista, joista tunnetuimpia ovat protoni (uud) ja neutroni (udd). Muita Baryoneja ovat mm. lambda (uds) ja omega (sss). Mesonit puolestaan koostuvat kvarkista ja antikvarkista, esimerkiksi pioni (ud), joista myonit muodostuvat. Toinen tunnettu mesoni on kaoni (s,u-antikvarkki), jossa s-kvarkki on ollut ensimmäisen kerran näkyvillä.

15 Lähteet proj-cngs.web.cern.ch www-donut.fnal.gov github.com wikipedia.org www4.nau.edu