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

Samankaltaiset tiedostot
Fysiikan Nobel 2008: Uusia tosiasioita aineen perimmäisistä rakenneosasista

Hiukkasfysiikka, kosmologia, ja kaikki se?

perushiukkasista Perushiukkasia ovat nykykäsityksen mukaan kvarkit ja leptonit alkeishiukkasiksi

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

Teoreetikon kuva. maailmankaikkeudesta

Hiukkasfysiikkaa teoreetikon näkökulmasta

Alkeishiukkaset. Standarimalliin pohjautuen:

Teoreettinen hiukkasfysiikka ja kosmologia Oulun yliopistossa. Kari Rummukainen

Hiukkasfysiikan luento Pentti Korpi. Lapuan matemaattisluonnontieteellinen seura

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

Arttu Haapiainen ja Timo Kamppinen. Standardimalli & Supersymmetria

Havainto uudesta 125 GeV painavasta hiukkasesta

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

Mitä energia on? Risto Orava Helsingin yliopisto Fysiikan tutkimuslaitos CERN

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

Robert Brout. Higgsin bosoni. S. Lehti Fysiikan tutkimuslaitos Helsinki. Francois Englert. Peter Higgs

Tervetuloa. Espoon yhteislyseo, Ivalon ja Kuninkaantien lukiot

Tervetuloa Pohjois-Tapiolan, Tapiolan ja Viherlaakson lukiot

Uusimmat tulokset ATLAS-kokeen Higgs hiukkasen etsinnästä

Opetusesimerkki hiukkasfysiikan avoimella datalla: CMS Masterclass 2014

Vuorovaikutuksien mittamallit

Hyvä käyttäjä! Ystävällisin terveisin. Toimitus

Flrysikko Higgs iuhli. löytymistä 4. z.totz

Aine ja maailmankaikkeus. Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos

Hiukkasfysiikkaa. Tapio Hansson

Paula Eerola

Fysiikkaa runoilijoille Osa 5: kvanttikenttäteoria

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

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

Fysiikan maailmankuva 2015

Suojeleva Aurinko: Aurinko ja kosmiset säteet IHY

LHC -riskianalyysi. Emmi Ruokokoski

Alkeishiukkaset. perushiukkaset. hadronit eli kvarkeista muodostuneet sidotut tilat

Perusvuorovaikutukset. Tapio Hansson

Lataa Maailmanlopun hiukkanen - Sean Carroll. Lataa

Neutriino-oskillaatiot

Fysiikan nykytila ja saavutukset

Ydin- ja hiukkasfysiikka 2014: Harjoitus 5 Ratkaisut 1

Hiukkasten lumo: uuden fysiikan alku. Oili Kemppainen

Neutriinokuljetus koherentissa kvasihiukkasapproksimaatiossa

Perusvuorovaikutukset. Tapio Hansson

(Hiukkas)fysiikan standardimalli

Mikä on CERN? Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire

8. Hiukkasfysiikka ja kosmologia

Mahtuuko kaikkeus liitutaululle?

Aineen olemuksesta. Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto

Hiukkasfysiikan kokeet

Hiukkasfysiikkaa ja kosmologiaa teoreetikon näkökulmasta

Aineen rakenteesta. Tapio Hansson

CERN-matka

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

Hiukkasfysiikan kokeet

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

Atomimallit. Tapio Hansson

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet

MasterClass 14. Hiukkasfysiikan kokeet

Sekalaisia aiheita. Hiukkaskiihdyttimet ja uudet hiukkaset

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

Triggeri. Tuula Mäki

Hiukkasfysiikan avointa dataa opetuskäytössä

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

Maailmankaikkeuden synty ja aineen perusrakenne

Atomimallit. Tapio Hansson

Perusvuorovaikutukset

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka

Hiukkaskiihdyttimet. Tapio Hansson

Maailmankaikkeuden syntynäkemys (nykykäsitys 2016)

Theory Finnish (Finland) Suuri hadronitörmäytin (Large Hadron Collider, LHC) (10 pistettä)

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

Kosmologia: Miten maailmankaikkeudesta tuli tällainen? Tapio Hansson

Kvarkkiaineen tutkimus CERN:n ALICE-kokeessa

Kvarkeista kvanttipainovoimaan ja takaisin

Harvinainen standardimallin ennustama B- mesonin hajoaminen havaittu CMS- kokeessa

Kesätöihin CERNiin? Santeri Laurila & Laura Martikainen Fysiikan tutkimuslaitos (HIP) Santeri Laurila & Laura Martikainen / HIP

Galaksit ja kosmologia 53926, 5 op, syksy 2015 D114 Physicum

Higgsin fysiikkaa. Katri Huitu Fysiikan laitos, AFO Fysiikan tutkimuslaitos

LIITE 11A: VALOSÄHKÖINEN ILMIÖ

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA

Kuva 2. LHC-dipolimagneetin poikkileikkaus, jossa näkyy suprajohtavan magneettikelan paikka suihkuputkien ympärillä.

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet

Absoluu'nen samanaikaisuus vs. Suhteellisuusperiaate

FYS-1270 Laaja fysiikka IV: Aineen rakenne

raudan ja nikkelin paikkeilla: on siis mahdollista vapauttaa ytimen energiaa joko fuusioimalla tätä pienempiä ytimiä tai fissioimalla raskaampia.

Kosmologian yleiskatsaus. Syksy Räsänen Helsingin yliopisto, fysiikan laitos ja Fysiikan tutkimuslaitos

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

Lataa Ensimmäinen sekunti - Silminnäkijän kertomus - Kari Enqvist. Lataa

Neutriinofysiikka. Tvärminne Jukka Maalampi Fysiikan laitos, Jyväskylän yliopisto

Laboratoriot ja kokeet

Fysiikka 8. Aine ja säteily

Higgsin hiukkasta tutkimassa LHC:llä

AVOIN HIUKKASFYSIIKAN TUTKIMUSDATA OPETUSKÄYTÖSSÄ

LHC kokeet v J.Tuominiemi /

tutkijankloppi pani fysiikan uusiksi...

FYSH300 Hiukkasfysiikka valikoe, 4 tehtavaa, 3h. Palauta kysymyspaperit ja taulukot vastauspaperisi mukana!

Fysiikkaa runoilijoille Osa 7: kohti kaiken teoriaa

12. Hiukkasfysiikka Peruskäsitteitä. Antihiukkaset

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka

KERTAUSTEHTÄVIEN RATKAISUT

Lataa Monimutkaisuus - elävän olemassaolomme perusta - Kari Enqvist. Lataa

Teoreettisen fysiikan tulevaisuuden näkymiä

Transkriptio:

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

Perustutkimuksen tavoitteena on löytää vastauksia! yksinkertaisiin peruskysymyksiin. Esimerkiksi: Mitä on massa? Klassisessa fysiikassa perussuure;! ei erityistä alkuperää.

F = G mm R 2

Aineen rakenne elektroni: <10-18 m atomi: 10-10 m ydin: 10-14 m protoni: 10-15 m kvarkki: <10-18 m

Atomien elektroniverhon rakenteen määräävät sidosenergiat E m e c 2 Atomifysiikan ja materiaalitieteiden perusparametri: elektronin massa. Mistä elektronin massa tulee?

Fysiikan Nobel palkinto 2013: F. Englert P. Higgs Löytämästään teoreettisesta mekanismista, joka auttaa ymmärtämään alkeishiukkasten massan alkuperän, ja joka vahvistui oikeaksi, kun mekanismin e n n u s t a m a uusi alkeishiukkanen l ö y d e t t i i n C E R N i n s u u r e n hadronitörmäyttimen ATLAS- ja CMS-kokeissa. "for the theoretical discovery of a mechanism that contributes to our understanding of the origin of mass of subatomic particles, and which recently was confirmed through the discovery of the predicted fundamental particle, by the ATLAS and CMS experiments at CERN's Large Hadron Collider"

Suuri hadronitörmäytin (LHC, Large Hadron Collider)

CMS ATLAS

http://cds.cern.ch/record/1406035

Törmäystapahtumat: 600 miljoonaa Mb dataa /s Näistä valitaan kiinnostavat: 100-200 Mb dataa /s Maailmanlaajuinen verkosto datan käsittelyyn:!! Worldwide LHC Computing Grid Jokainen voi osallistua:! LHC@home (myös WWW kehitettiin CERNssa 1989)

Miljardien törmäystapahtumien! analysoinnin tuloksena nähdään! möykky havaittujen hiukkasten! energiajakaumassa. Esim. fotonipari. 1 GeV = 1 protonin massa 4.7.2012 molemmat LHC kokeet (ATLAS ja CMS)! julkistivat uuden bosonin löytymisen. Massa 126 GeV. Merkitys: Hiukkasfysiikan Standardimallin kokeellinen vahvistus.

Taustaa: 1960-luvun alussa tiedettiin:! Sähkömagnetismia kuvaa mittakenttäteoria eli massaton välittäjähiukkanen. Heikkoa vuorovaikutusta välittää massiivinen hiukkanen.! Miten kuvata tällaista matemaattisesti ristiriidattomasti? Vastaus: Higgsin mekanismi, jonka esittivät toisistaan riippumatta! Englert ja Brout (heinäkuu 1964)! Higgs (elokuu 1964)! Guralnik, Hagen ja Kibble (lokakuu 1964) Epärelativistinen tapaus: Anderson (1962) Mekanismi selitti suprajohtavuuden aineessa!! (Bardeen, Cooper, Schrieffer; Nobel 1972) Oleellinen osa hiukkasfysiikan Standardimallissa,! sähkömagneettista ja heikkoa vuorovaikutusta! kuvaavassa osassa (Glashow, Salam, Weinberg; Nobel 1979)

Hiukkasfysiikan Standardimalli Perushiukkaset: 6 leptonia,! (elektroni, myoni, tau ja näiden neutriinot)! 6 kvarkkia,! vuorovaikutusten välittäjät,! fotoni (SM), W ja Z (heikko)! ja gluoni (vahva) Teorian matemaattisesti ristiriidaton! muotoilu vaatii Higgsin mekanismin,! ja eritysesti Higgsin bosonin! olemassaolon. Oleellinen osa Higgsin mekanismia on Y. Nambun huomio:! Luonnolaeissa voi olla symmetrioita, mutta luonnossa! esiintyvissä ratkaisuissa nämä voivat olla piilotettuja. (Nobel 2008)

Tyhjiö:! Higgsin bosonien! tiivistymä Massa=! Hiukkasen ja Higgsin! vuorovaikutusenergia Elektroni,! massiivinen Fotoni,! massaton E = mc 2 ) m = E/c 2 myös Higgsin bosonin! oma massa syntyy näin!

Perustutkimus on edennyt kohti pienempiä ja pienempiä etäisyyksiä: Klassinen fysiikka: mm=10-3 m! Atomifysiikka: nanometri=10-9 m! Ydinfysiikka: femtometri=10-15 m! Hiukkasfysiikka: attometri=10-18 m (=alkeishiukkasen koko) Ja samalla myös kohti suurempia ja suurempia: Ydinfysiikka > astrofysiikka 10 9 m! Hiukkasfysiikka > kosmologia 10 26 m Varhainen maailmankaikkeus:! Alkeishiukkasten maailma

Maailmankaikkeus hallitaan kokonaisuutena Ikä: 13.8 miljardia v. Galaksit syntyvät: miljardi v. Kosminen taustasäteily: 300 000 v. Protonit syntyvät: 10-6 s. Higgsin bosonit tiivistyvät: 10-12 s. Varhainen maailmankaikkeus:! Alkeishiukkasten maailma

Kosmologian tarkkuushavainnot: Planck satelliitti (2009-2013) Tavoite:! mitata kosmisen taustasäteilyn! ominaisuuksia Erityisesti:! Maailmankaikkeuden! energiajakauma

Standardimallin mukaiset hiukkaset! selittävät vain näkyvän tavallisen aineen Mitä ovat pimeä aine ja energia?!! Mikä on pimeän massan (95.1%) alkuperä?

Yhteenveto Higgsin hiukkasen löytyminen CERNissä:! - Kaikki Standardimallin sisältämät hiukkaset havaittu.! - Näkyvän aineen massan alkuperä ymmärretään. Tiedetään pimeän aineen olemassaolo,! mutta ei tiedetä mitä se on. Miksi maailmankaikkeudessa on ainetta,! mutta ei antiainetta?

I was like a boy playing on the sea-shore, and diverting myself now and then finding a smoother pebble or a prettier shell than ordinary, whilst the great ocean of truth lay all undiscovered before me. (Isaac Newton)!!!