Niels Bohr Institutet CERNs 50 rs jubilum og

Niels Bohr Institutet CERN’s 50 års jubilæum og Det Internationale Fysikår

CERN’s 50 års jubilæum Thomas Kittelmann og Katrine Facius Niels Bohr Institutet

Det mindste i det største De mindste byggesten – et indblik i naturens mest fundamentale skala Fra Big Bang til nu - det moderne verdensbillede Hvor har vi vores viden fra? Hvad bringer fremtiden?

Kosmisk Zoom Temperatur 0 K 3· 102 K Liv Mennesket 100 m Virus 10 -6 m 103 K Planeter Molekyle 10 -9 m 105 K Atom Stjerner 10 -10 m Atomkerne 10 -14 m 1011 K Neutron Stjerner Proton 10 -15 m 1015 K Galakse Centre 1030 Big Bang K Kvark < 10 -19 m

Quark Lepton u c t d s b up down charm top strange bottom ne nm nt e e-neutrino m-neutrino t-neutrino electron m t muon tau I II III Materiens familier Men er ikke alle de elektronen stoflige u og ddet quarkerne samt partikler… Neutrinoen – den hemmelige bærer elektrisk ladning (Q) partikel II og III familie ekstremt ustabile… … for-1 hver partikel er der også en Qe = (bruges som standard enhed) Opdaget i beta-henfald: antipartikel! Qu = hvordan 2/3 Men holdes partiklerne e+ Elektronen (e ) har positronene(e ) som sammen i fx protoner og neutroner? ν e nc antipartikel. Qd = - 1/3 d + p νe en Til quarken u (ladning 2/3)(2/3+2/3 -1/3) hører Protonen består af u-u-d e b anti-u med -2/3. Slet ikke så ladning ualmindelig! Neutronen består af u-d-d νe (2/3 -1/3). . . 11 / cm 2 / sekund Sol-flux: 10 Atomer består af protoner, neutroner Antipartikler og elektroner annihilerer med partikler!

Kræfter overføres af partikler

Hvilken kraft afhænger af hvilken partikel der sendes over

Hvilken kraft afhænger af hvilken partikel der sendes over

stofpartikel kraftbærer stofpartikel g g gluon foton W W boson Z Z boson Den ft ekra kern rke stæ aft e kr tisk e agn m ktro Ele Den svage kernekraft (kendt fra b-radioaktivitet: n → p+ + e- + ν)

stofpartikel kraftbærer Lepton Quark stofpartikel u c t d s b up down charm top strange bottom ne nm nt e-neutrino m-neutrino t-neutrino e m t electron muon tau I II III Materiens familier Tyngde g foton g gluon W Z W boson Z boson Kraftoverfører Higgs Boson? Boson kraften

Efter 10 -34 sek er temperaturen faldet til 1027 grader Inflationen stopper - De stærke kernekræfter opfører sig forskelligt fra de svage kernekræfter og elektromagnetismen. Grand Unification ophører

Efter 10 -10 sek er temperaturen faldet til 1015 grader De svage kernekræfter begynder at opfører sig forskelligt fra de elektromagnetiske kræfter.

Efter 10 -4 sek er temperaturen faldet til 1010 grader Det er blevet så koldt at kvarkerne kan danne protoner og neutroner. Men det er stadig for varmt til at de kan samle sig til atomkerner

Efter 100 sek er temperaturen faldet til 109 grader Protoner og neutroner kan samle sig til lette atomkerner. Men det er stadig for varmt til at elektronen kan binde sig til atomkerner.

Efter 300. 000 år temperaturen faldet til 6000 grader Elektronen kan binde sig til atomkerner til atomer. Der er så langt mellem atomerne at lyset kan passere uhindret gennem rummet.

Efter 1. 000 år er temperaturen faldet til 18 grader Galakser dannes og de tunge grundstoffer dannes i stjerner og supernovi

Den Partikelfysiske Metode For at udforske det allermindste er der to metoder - at støde en partikel ind i en anden og observere karakteristika ved kollisionen - at annihilere to partikler og skabe nye fra den energi der er frigjort

Partikel accelerator-laboratorier CERN - Geneva, Schweiz Large Electron-Positron collider ekvarker muoner fotoner e+

Lepton Quark Måling af antallet af neutrinotyper u c t ? d s b ? up down charm top strange bottom ne nm nt ? e-neutrino m-neutrino t-neutrino e m t ? electron muon tau I II III Materiens familier

Åbne Spørgsmål Masse – Hvad er den egentlige baggrund for masse – Higgs? Symmetrier – er der en symmetri mellem stofpartikler og kraftoverførende partikler (Supersymmetri) mørkt stof Gravitationskraften… Superstrenge? Ekstra dimensioner? Stof-antistof asymmetri, stof-domineret univers. . .

The Large Hadron Collider

Eksperimenter med deltagelse fra København ved LHC Mulighederne for at opdage nye ting ved LHC er enorme

Opsummering og fremsyn Partikelfysikkens standardmodel og Big Bang kosmologi fungerer godt, men der er mange åbne spørgsmål. Vi har et perfekt eksperimentel program for de næste 15 år som giver mulighed for at besvare de åbne spørgsmål. En ny højenergetisk e+e- lineær kollider er ved at blive designet som supplement til LHC.

Der har aldrig været et så spændende tidspunkt i partikelfysikken, og mulighederne er enorme for de som vil udnytte dem. Dette slideshow og mere info om CERN: http: //hep. nbi. dk/cern 50