sticov fyzika Zrod sticov fyziky Pelom 18 a

Částicová fyzika Zrod částicové fyziky Přelom 18. a 19. století 1897 – objev elektronu 1911 – objev atomového jádra Joseph J. Thompson 1856 - 1940 Ernest Rutherford 1871 - 1937

Částicová fyzika Joseph J. Thompson 1856 - 1940 Katodové paprsky

Částicová fyzika Návrh (1920) : Ernest Rutherford Existují protony a neutrony. Neutrony jsou masivní 1871 - 1937 neutrální částice – to plyne z toho, že existují různé izotopy stejných prvků. Proud α částic Rozptýlené α částice Scintilátor Tenká zlatá fólie

Částicová fyzika Niels Bohr 1885 - 1962 Destruktivní interference na kruhovém orbitu Stojatá vlna na kruhovém orbitu 1914 – Bohrův model atomu

Částicová fyzika Toto záření bylo původně považováno za gamma (stejně pronikavé, neutrální), nicméně se našly rozdílné vlastnosti – například nevybíjelo elektroskopy (absence fotoefektu). James Chadwick (1891 -1974) 1920 – předpověď existence neutronu 1932 – objev neutronu (Chadwick)

Částicová fyzika E = h. f Max Planck 1900 – záření absolutně černého tělesa Ee = W + h. f 1905 – fotoelektrický jev Albert Einstein

Částicová fyzika Arthur Holly Compton (1892 – 1962) α 1923 – Comptonův jev (definitivní potvrzení existence fotonu)

Částicová fyzika Ve třicátých letech byla představa o hmotě jednoduchá a přehledná. Proton Hmota Neutron Elektron Zásadní otázka: Co vlastně drží pohromadě atomová jádra? Záření Foton Gravitace Elektromagnetická interakce ? ? ? Interakce

Částicová fyzika Musí existovat síla, která drží pohromadě jádra. Má následující vlastnosti: • Silnější než elektromagnetická • Má krátký dosah • Působí stejně na protony i neutrony Dosah síly Protony Neutrony

Částicová fyzika Silná interakce krátký dosah na rozdíl od nekonečného dosahu gravitace a elmg. interakce Dosah síly je jako dosah ruky boxera – po určité vzdálenosti její vliv prudce klesá k nule Síla mezi nukleony je dozajista projevem nějakého pole, obdobně jako elektrostatické přitahování a odpuzování je projevem elektromagnetického pole. Existuje-li ovšem foton jako kvantum elektromagnetického pole, jaká kvanta tvoří pole silné interakce?

Částicová fyzika 1934 – Yukawova teorie mezonu Proton Neutron Elektron Foton Yukawa spočítal, že klidová hmotnost mezonu má být cca 153 Me. V (300 x hmotnost elektronu). To, že Elektromagnetická interakce kvantum má nenulovou klidovou hmotnost souvisí s konečným dosahem silné interakce. Pozn. : název „mezon“ znamená „středně hmotný“

Částicová fyzika π 1937 – objev nových částic v kosmickém záření. Jsou však lehčí, než předpovídal Yukawa. 1946 – ukazuje se, že nové částice jsou ve skutečnosti dvě: μ a π μ

Částicová fyzika Yukawou předpovězená částice Proton Neutron Mezon π (pion) Elektron Foton Muon (μ)

Částicová fyzika 1923 – P. Dirac předpovídá existenci antičástic Základní rovnice vzešlá ze spojení kvantové mechaniky a speciální teorie relativity má vždy dvě řešení – pro částici s kladnou a se zápornou energií. Paul Diracovo moře Kladná energie E=0 Záporná energie Všechny stavy se zápornou energií musí být zaplněny – Pauliho vylučovací princip pak zbrání, aby obyčejné elektrony do těchto stavů napadaly.

Částicová fyzika 1932 – objev pozitronu (antičástice elektronu) B Carl David Anderson (1905 -1991) Objevitelský snímek pozitronu. A Pozitron s vysokou energií vniká do mlžné komory v místě A. Po průchodu 6 mm tlustým olověným plátem ztrácí část své energie. Ze zakřivení trajektorie v magnetickém poli je možné určit náboj i hmotnost částice.

Částicová fyzika Myšlenka Diracova moře byla rychle opuštěna. Místo toho bylo zjištěno, že druhé řešení relativistické kvantové rovnice náleží jiné částici s kladnou energií, ale opačnými kvantovými vlastnostmi. Každá částice má příslušnou antičástici. Proton Antiproton Neutron Antineutron Elektron Pozitron Foton = Antifoton

Částicová fyzika Poválečná představa o elementárních částicích Proton Antiproton Neutron Antineutron Elektron Pozitron π+ π- μ+ μ- Foton Anihilace :