mikrokosmos

1. Η Δομή της Ύλης
Μικρόκοσμος
Ειρήνη-Παυλίνα Αθανασίου ΠΕ04.01

2. • Στοιχειώδη σωματίδια: quarks + λεπτόνια
• Ο σημερινός κόσμος: 1η γενιά των στοιχειωδών σωματιδίων
 δύο quarks: up-u και down-d
 δύο λεπτόνια: ηλεκτρόνιο-e και
νετρίνο του ηλεκτρονίου-νe
Το Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model)
• Στα πειράματα εμφανίζονται άλλες δύο γενιές
που ζουν για κλάσματα του δευτερολέπτου
• 2η γενιά: quarks: charm-c και strange-s
λεπτόνια: μιόνιο-μ και
νετρίνο του μιονίου-νμ
• 3η γενιά: quarks: top-t και bottom-b
λεπτόνια: ταυ-τ και νετρίνο του ταυ-ντ
1/2

3. • Η 2η και 3η γενιά είναι εξαιρετικά ασταθείς, και
μετατρέπονται σε σωματίδια της 1ης γενιάς
• Μόνο οι τεράστιες ενέργειες που
επιτυγχάνονται στους σωματιδιακούς
επιταχυντές, όπως αυτούς του CERN,
μπορούν να επαναφέρουν κάποια από
αυτά στη ζωή
• Και οι τρεις γενιές σωματιδίων – που
συλλογικά φέρουν το όνομα φερμιόνια
– πιστεύεται ότι ήταν παρούσες και
συνυπήρξαν στα πρώτα δευτερόλεπτα
που ακολούθησαν το Big Bang!
Το Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model)
2/2

4. • Ισχυρή πυρηνική
 Συγκρατεί στον πυρήνα πρωτόνια & νετρόνια
 Επιδρά σε quarks
 Φορέας: γκλουόνιο (gluon)
Οι Θεμελιώδεις Αλληλεπιδράσεις
• Ηλεκτρομαγνητική
 Καθορίζει τις ιδιότητες
στερεών, υγρών και αερίων
 Επιδρά σε quarks και λεπτόνια
 Φορέας: φωτόνιο (photon)
1/2

5. • Ασθενής πυρηνική
 Είναι υπεύθυνη για τις πυρηνικές
αντιδράσεις στα άστρα
 Επιδρά σε quarks και λεπτόνια
 Φορέας: μποζόνια W+, W- και Ζ0 (W, Z bosons)
• Βαρυτική:
 Είναι υπεύθυνη που βρισκόμαστε στη Γη!
 Γίνεται αισθητή από όλες τις μάζες
 Φορέας: γκραβιτόνιο (graviton)
• Όλα τα σωματίδια ‘‘φορείς’’
ανήκουν στην οικογένεια των
μποζονίων
2/2
Οι Θεμελιώδεις Αλληλεπιδράσεις

6. Πότε όμως γεννήθηκαν όλα αυτά
τα σωματίδια,
και τι είναι αυτό που τα συνδέει;

7. • quarks,
antiquarks
και γκλουόνια
(10-43 - 10-32s)
Η Γέννηση του Σύμπαντος: Big Bang
Η Μεγάλη Έκρηξη
• Το σύμπαν
γεννήθηκε
πριν από
13,75 δις έτη
• quarks και
λεπτόνια
(10-32 - 10-10s)
1/4

8. • Σχηματισμός νουκλεονίων και
αντινουκλεονίων από quarks
(10-10 - 10-6s)
Η Γέννηση του Σύμπαντος
• Περίοδος σύνδεσης πρωτονίων
και νετρονίων και σχηματισμού
των πρώτων πυρήνων
υδρογόνου, ηλίου, λιθίου και
δευτερίου
(10-6 - 1s)
2/4

9. • Σχηματισμός ιόντων H και He
(1s - 3 min)
Η Γέννηση του Σύμπαντος
• Περίοδος σύνδεσης
ηλεκτρόνιων με τους πυρήνες
και σχηματισμού ουδέτερων
ατόμων. Δημιουργία του
σύμπαντος!
(3 min - 300.000 έτη)
3/4

10. • Σύνθεση βαρύτερων στοιχείων,
σχηματισμός αστερίων και
πρωτογαλαξιών
(300.000 έτη - 1 δις έτη)
• Σχηματισμός ηλιακών
συστημάτων γύρω από τα
άστρα, σύνδεση ατόμων,
σχηματισμός πολύπλοκων
μορίων και έμβιας ύλης
(1 δις έτη - σήμερα)
Η Γέννηση του Σύμπαντος
4/4

11. • Κβαντική θεωρία:
κάθε πεδίο έχει φορέα
αλληλεπίδρασης
• Το σωματίδιο
‘‘φορέας’’ του πεδίου
Higgs, είναι το
μποζόνιο Higgs
• Επιβεβαιώνει το
Καθιερωμένο Πρότυπο
Το μποζόνιο Higgs

12. • Αμέσως μετά το Big Bang, τα σωματίδια δεν έχουν μάζα
• Καθώς το σύμπαν διαστέλλεται και η θερμοκρασία του
μειώνεται, σε κάποια κρίσιμη θερμοκρασία, μπαίνει σε
λειτουργία ο μηχανισμός Higgs:
Το σύμπαν κατακλύζεται από το πεδίο Higgs!
Η Γέννηση του πεδίου Higgs
• Τα σωματίδια διασχίζουν το πεδίο,
κάποια αλληλεπιδρούν μαζί του και αποκτούν μάζα,
ενώ εκείνα που δεν αλληλεπιδρούν,
παραμένουν χωρίς μάζα
video
Higgs

13. Η Δομή της Ύλης
Ειρήνη-Παυλίνα Αθανασίου ΠΕ04.01