Σάββατο, 5 Νοεμβρίου 2016


MASTERCLASSES 2016-2017
ΜΑΘΗΜΑ  1ο 
ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ -ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ

Τι είναι τα στοιχειώδη σωματίδια;
      Είναι πάρα πολύ μικρά σε μέγεθος σωματίδια από τα οποία φτιάχνεται όλη η ύλη.
      Κατά κυριολεξία, στοιχειώδη είναι τα σωμάτια τα οποία δεν αποτελούνται από άλλα απλούστερα ή ακριβέστερα δεν έχουν δομή
Ποια είναι τα στοιχειώδη σωματίδια;
      Τα 6 λεπτόνια : ηλεκτρόνιο e-, μιόνιο μ, ταυ τ  και τα νετρίνα τους
      Τα 6 quarks : u , d, c, s, t, b
Αυτά τα 12 σωματίδια μαζί με τα αντισωμάτια τους αποτελούν τα θεμελιώδη συστατικά της ύλης σύμφωνα με το καθιερωμένο πρότυπο.





Τι είναι τα στοιχειώδη σωμάτια ;
 Πολύ μικρά σωμάτια τα οποία έχουν δομή, δηλαδή αποτελούνται από άλλα απλούστερα, και τα οποία δομούν την ύλη.
      Δύο από αυτά είναι το πρωτόνιο και το νετρόνιο .



Σημερινή άποψη για τη δομή του ατόμου
Το πρωτόνιο και το νετρόνιο αποτελούνται από τρία κουάρκ.( το πρωτόνιο από δύο up και ένα down, ενώ το νετρόνιο από ένα up και δύο down). Αυτά αποτελούν τον πυρήνα (όπως και στο πρότυπο του Bohr). Τα ηλεκτρόνια κινούνται γύρω από τον πυρήνα σε κυκλικές περιοχές-τροχιές όπου η πυκνότητα πιθανότητας να βρεθεί εκεί το ηλεκτρόνιο είναι αυξημένη.

Τι είναι τα κουάρκ;
Τα κουάρκ (quarks) θεωρούνται σήμερα βασικοί τύποι των στοιχειωδών σωματιδίων της ύλης από τα οποία αποτελούνται τα βαρυόνια (baryons) και τα μεσόνια (mesons). Μαζί με τα γκλουόνια, θεωρούνται τα μόνα στοιχειώδη σωματίδια που μπορούν και αλληλεπιδρούν ισχυρά.
Το 1964 ο Αμερικάνος φυσικός Μάρεϊ Γκελ-Μαν (Murray Gell-Mann) πρότεινε ότι τα πρωτόνια και τα νετρόνια, τα λεγόμενα νουκλεόνια, δεν αποτελούν τους στοιχειώδεις δομικούς λίθους της ύλης, αλλά συνίστανται από άλλα μικρότερα σωματίδια, τα οποία ονόμασε κουάρκ. Η ονομασία αυτή προέρχεται από την πρόταση "Three quarks for Muster Mark", η οποία συναντάται στο μυθιστόρημα Finnegans Wake του Ιρλανδού συγγραφέα και ποιητή Τζέημς Τζόυς. Το 1969 ο Γκελ-Μαν απέσπασε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής για την συνεισφορά του και τις ανακαλύψεις σχετικά με τη ταξινόμηση των στοιχειωδών σωματιδίων και τις αλληλεπιδράσεις τους.




Τι είναι το νετρίνο;
  Το νετρίνο είναι ένα υποατομικό σωματίδιο, που μοιάζει πολύ με το
  ηλεκτρόνιο, αλλά δεν έχει ηλεκτρικό φορτίο ενώ η μάζα του είναι πολύ μικρή, με πιθανότητα να είναι ακόμα και μηδενική. Τα νετρίνα είναι από τα πλέον άφθονα σωματίδια στο Σύμπαν. Επειδή εμφανίζουν πολύ μικρή αλληλεπίδραση με την ύλη, είναι εξαιρετικά δύσκολο να ανιχνευτούν.
  Εκτός από το ηλεκτρόνιο και το αντισωμάτιό του το ποζιτρόνιο, τα φορτισμένα σωματίδια περιλαμβάνουν το μιόνιο (με μάζα 200 φορές μεγαλύτερη του ηλεκτρονίου),
   το ταυ (με μάζα 3500 φορές μεγαλύτερη του ηλεκτρονίου) και τα αντισωμάτιά τους.

Τόσο το μιόνιο όσο και το ταυ, όπως το ηλεκτρόνιο έχουν αντίστοιχα νετρίνα που τα συνοδεύουν, και λέγονται μιονικό- νετρίνο και ταυ- νετρίνο. Οι τρεις τύποι νετρίνου διαφέρουν μεταξύ τους.

Για παράδειγμα,
όταν τα μιονικά νετρίνα αλληλεπιδρούν με κάποιο στόχο θα παράγουν πάντα μιόνια και ποτέ ταυ ή ηλεκτρόνια.
Στις αλληλεπιδράσεις σωματιδίων, αν και τα ηλεκτρόνια και τα νετρίνα ηλεκτρονίων μπορούν να δημιουργούνται και να καταστρέφονται, το άθροισμα του αριθμού των ηλεκτρονίων και των νετρίνων των ηλεκτρονίων, διατηρείται σταθερό. Το γεγονός αυτό μας έχει οδηγήσει στη διαίρεση των λεπτονίων σε τρεις οικογένειες, που η καθεμιά περιλαμβάνει ένα φορτισμένο λεπτόνιο και το αντίστοιχό του νετρίνο.

Εικόνα από το Παρατηρητήριο Νετρίνων του Sudbury. Όταν ένα νετρίνο χτυπάει κάπιο μόριο βαρέος ύδατος μέσα στο σφαιρικό δοχείο του ανιχνευτή, ένας κώνος φωτός, εν προκειμένω οι κόκκινες γραμμές, διαχέεται προς τους ανιχνευτές που περιβάλλουν τη συσκευή. Τα νετρίνα που ανιχνεύτηκαν στο συγκεκριμένο γεγονός είναι πιθανά μιονικά νετρίνα, τα οποία παράγονται όταν κοσμικές ακτίνες χτυπούν στην ατμόσφαιρα της γης.

Τα σωματίδια φορείς των αλληλεπιδράσεων
  Αλληλεπίδραση ονομάζουμε τη δύναμη που ασκείται μεταξύ των σωματιδίων.
  Η σύγχρονη Φυσική εξηγεί όλες τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σωματιδίων ως ανταλλαγή κάποιων άλλων σωματιδίων που τα θεωρεί φορείς των συγκεκριμένων αλληλεπιδράσεων.

Πίνακας σωματιδίων φορέων
 


Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου