Φυσική και Τεχνολογία στα μεγάλα πειράματα του CERN με τον επιταχυντή LHC - Φοιτητικό Παράρτημα IEEE Πανεπιστημίου Πατρών - Ομιλητής: Καθηγητής Σπ. Ευστ. Τζαμαρίας

1. Σπύρος Ευστ. Τζαμαρίας Φυσική και Τεχνολογία στα μεγάλα πειράματα του CERN με τον επιταχυντή LHC Συζητώντας με το Σύμπαν για «το Είναι και το Γίγνεσθαι» Physics Laboratory School of Science and Technology Hellenic Open University Η αιχμή του επιστημονικού δόρατος μεταξύ της σφύρας της χρηματοδότησης και του άκμονος του «λαϊκισμού»

3. Αρετή 2 η : Εμβέλεια Αναγωγής– Εύρος ή Δυνατότητα Ενοποίησης εμβέλεια «δύναμης» μάζα φορέα μετασταθής κατάσταση του κενού στο ΄Σύμπαν κβαντομηχανική περιγραφή n p n π + p

4. Αρετή 2 η : Εμβέλεια Αναγωγής– Εύρος ή Δυνατότητα Ενοποίησης Ενοποίηση «Δυνάμεων» Αρετή 3 η : Προβλεψιμότητα – Δυνατότητα Σύγκρισης με «Εμπειρία» στον ελεύθερο χώρο (ρ=0 και j=0 )

5. Αρετή 3 η : Προβλεψιμότητα – Δυνατότητα Σύγκρισης με «Εμπειρία» διαψεύδεται από την εμπειρία Ε άν όμως α=1/ n τότε α n+1 =0 καθώς και όλοι οι άλλοι όροι α k με k>n+1 θα είναι μηδέν η απαίτηση «σεβασμού της εμπειρίας» κατέληξε στην κβάντωση της ενέργειας

6. το Γενικό Σχήμα Παραγωγής Φυσικής Θεωρίας Γενίκευση Παραγωγή Θεωρητικού Μοντέλου ή Θεωρίας Παρατήρηση & Πείραμα πρότερη γνώση & εμπειρία

7. Μεθοδολογία: Χρήση της Πρότερης για Παραγωγή της Νέας Γνώσης

8. Μεθοδολογία (συνέχεια) πίδακας σωματίων cos( φ) πείραμα UA 1 πείραμα Geiger - Marsden ατομικό πρότυπο Rutherford Κβαντική Χρωμοδυναμική Πρότερη Γνώση : Θεωρία, Τεχνολογία, Υπολογιστική & Πειραματικές Τεχνικές…

9. Φυσική Θεωρία το 2008 Nebula NGC 2392 —Eskimo το Αντικείμενο το Υποκείμενο αυτοπεποίθηση

10. Φυσική Θεωρία το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - Ι Ενοποίηση των Φαινομένων Βαρύτητας Κλασικά Πεδία Δυνάμεων Ο ΗΜ δεν μένει αναλλοίωτος με Γαλιλεϊανούς μετασχηματισμούς Ενοποίηση Ηλεκτρισμού και Μαγνητισμού Ειδική Σχετικότητα – μετασχηματισμοί Lorentz

11. Φυσική Θεωρία το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - ΙΙ Ειδική Σχετικότητα: Αδρανιακά Συστήματα Γενική Σχετικότητα: Καμπύλωση του Χωρόχρονου “ ο χωρόχρονος καθορίζει στην ύλη πως θα κινηθεί και η ύλη καθορίζει στο χωρόχρονο πως θα καμπυλωθεί ”, John. A. Wheeler

12. Φυσική Θεωρία το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - ΙΙΙ Κβαντική Περιγραφή E 2 –E 1 =h ν Κβάντωση Στροφορμής Ε = hv=hc/ λ λ = h/p φυσικό κενό, αντιύλη ΔΕ • Δ t   /2 Δ P •Δ x   /2 υπέρβαση νόμων διατήρησης

13. Φυσική Θεωρία το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - Ι V Κβαντική Θεωρία Πεδίου Q 0 τι συμβαίνει όταν r  0 ; όταν r >> d: Q=Q 0 όταν r < d: Q=Q’=g(r) Renormalization: Επανακανονικοποίηση της τιμής των φυσικών μεγεθών λόγω της αλληλεπίδρασης Κβαντική Ηλεκτροδυναμική ( QED) φωτόνιο: φορέας της Ηλεκτρομαγνητικής Αλληλεπίδρασης Sin-Itiro Tomonaga Julian Schwinger Richard P. Feynman &quot;for their fundamental work in quantum electrodynamics, with deep-ploughing consequences for the physics of elementary particles&quot; 1965

14. Φυσική Θεωρία το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - V Σωμάτια και Αλληλεπιδράσεις Ηλεκτρομαγνητικές και Βαρυτικές Αλληλεπιδράσεις ασθενείς αλληλεπιδράσεις p n ισχυρές αλληλεπιδράσεις e - e - Hideki Yukawa &quot;for his prediction of the existence of mesons on the basis of theoretical work on nuclear forces&quot; 1949

15. Φυσική Θεωρία το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - V Μία παλιά ιστορία …

17. Φυσική Θεωρία το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - V Ι τα θεμελιώδη συστατικά της ύλης: Quarks τα άλλα σωμάτια έχουν δομή: αδρόνια από τι αποτελείται το πρωτόνιο, το νετρόνιο και τα άλλα αδρόνια; 1967: Το SLAC-MIT πείραμα 1964 Gell-Mann και Zweig Jerome I. Friedman Henry W. Kendall Richard E. Taylor &quot;for their pioneering investigations concerning deep inelastic scattering of electrons on protons and bound neutrons, which have been of essential importance for th ε development of the quark model in particle physics&quot; 19 90

20. Φυσική Θεωρία το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - V ΙΙ συμμετρίες – νόμοι διατήρησης - αλληλεπιδράσεις συνολική στροφή  αναλλοίωτη φυσική ποσότητα τοπική στροφή και απαίτηση αμεταβλητότητας  αλληλεπίδραση Θεωρίες Βαθμίδας: Περιγραφή της αλληλεπίδρασης ως διαδικασία “ στροφής ” σε κατάλληλο μαθηματικό χώρο “ άξονες ”  φορείς της αλληλεπίδρασης, αναλλοίωτα φυσικά μεγέθη Το Παράδειγμα της Κβαντικής Ηλεκτροδυναμικής χώρος στροφών: χώρος του “ φορτίου ” άξονας στροφών: το φωτόνιο βασική διατηρήσιμη ποσότητα: το ηλεκτρικό φορτίο r κύριος άξονας p

21. Φυσική Θεωρία το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - V ΙΙ συμμετρίες – νόμοι διατήρησης - αλληλεπιδράσεις Αλληλεπίδραση Φορέας και διατηρούμενη ποσότητα Εμβέλεια ( m) Σχετική Ισχύς Παράδειγμα Ισχυρή Ηλεκτρομαγνητική Ασθενής Βαρύτητα 8 gluons Χρώμα (3) Φωτόνιο Ηλεκτρικό Φορτίο W ± , Z Υπερφορτίο Βαρυτόνιο Μάζα (Ενέργεια-Ορμή ) 10 -15 Άπειρη 10 -1 6 Άπειρη 1 10 -2 10 -5 10 -38 Πρωτόνια, Quarks Ατομικές Μεταπτώσεις Ραδιενεργές Διασπάσεις Ηλιακό Σύστημα 198 4 Carlo Rubbia Simon van der Meer “ for their decisive contributions to the large project, which led to the discovery of the field particles W and Z, communicators of weak interaction&quot;

22. The Nobel Prize in 2004 David J. Gross, H. David Politzer and Frank Wilczek &quot;for the discovery of asymptotic freedom in the theory of the strong interaction&quot; The Nobel Prize in 1979 Sheldon Lee Glashow Abdus Salam Steven Weinberg &quot;for their contributions to the theory of the unified weak and electromagnetic interaction between elementary particles, including, inter alia, the prediction of the weak neutral current&quot; The Nobel Prize in 1999 Gerardus 't Hooft Martinus J.G. Veltman &quot;for elucidating the quantum structure of electroweak interactions in physics&quot;

23. Φυσική Θεωρία το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - V ΙΙ I έλεγχος των προβλέψεων στο LEP και TeVatron CERN Accelerator Complex

24. Φυσική Θεωρία το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - ΙΧ συγκρατημένη θριαμβολογία: Το καθιερωμένο θεωρητικό πρότυπο έχει ανάγκη ένα ακόμα σωμάτιο που μέχρι σήμερα δεν έχει ανιχνευθεί Παρατήρηση Πρώτη: Δεν ξέρουμε πώς να αναπτύξουμε μία (συμμετρική) θεωρία βαθμίδας που να περιέχει σωμάτια με μη μηδενική μάζα Παρατήρηση Δεύτερη: Διαθέτουμε παραδείγματα από την καθημερινή εμπειρία όπου π.χ. το φωτόνιο φαίνεται ως να αποκτάει μη μηδενική μάζα αλλά προϋποθέτει συνεχή απορρόφηση και εκπομπή από δομικές μονάδες

25. Φυσική Θεωρία το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - ΙΧ ένα νέο συστατικό του κενού φαινόμενο Meissner το πεδίο των ζευγών Cooper πρακτικά εκμηδενίζει την εμβέλεια των ΗΜ δυνάμεων μέσα στον υπεραγωγό r p John Bardeen , Leon Neil Cooper , John Robert Schrieffer &quot;for their jointly developed theory of superconductivity, usually called the BCS-theory&quot; 1972 Μήπως το κενό περιέχει και ένα πεδίο ανάλογο του πεδίου των ζευγών Cooper της υπεραγωγιμότητας; Πως αυτό το πεδίο δίνει μάζα στα σωμάτια του Κόσμου χωρίς να παραβιάζει την συμμετρία;

26. Φυσική Θεωρία το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - ΙΧ αυθόρμητα σπασμένη συμμετρία &quot;for the discovery of the mechanism of spontaneous broken symmetry in subatomic physics&quot; &quot;for the discovery of the origin of the broken symmetry which predicts the existence of at least three families of quarks in nature &quot; Yoichiro Nambu M . Kobayashi T . Maskawa 2008 P. Higgs Ο μηχανισμός Higgs, υποθέτοντας ότι το κενό πληρούται από το ομώνυμο πεδίο επιτρέπει το αυθόρμητο σπάσιμο της συμμετρίας βαθμίδας, δίνει μάζα στους φορείς της ασθενούς αλληλεπίδρασης ενώ κρατάει το φωτόνιο με μηδενική μάζα. Το σωμάτιο Higgs αντιστοιχεί στις διακυμάνσεις του πεδίου στη βασική του κατάσταση Που είναι το σωμάτιο Higgs ;

27. Φυσική Θεωρία το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - ΙΧ αυθόρμητα σπασμένη συμμετρία Το πεδίο Higgs στην βασική του κατάσταση παραβιάζει την συμμετρία όπως τα μαγνητικά δίπολα ενός σιδηρομαγνήτη. Η συμμετρία είναι «κρυμμένη» και εμφανίζεται πάλι σε υψηλότερες ενέργειες. Piero della Francesca: Madonna della Misericordia ο αυθεντικός πίνακας σπάει την συμμετρία στο «ανθρώπινο επίπεδο»

29. Πείραμα το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - Χ Ο επιταχυντής LHC και τα τέσσερα μεγάλα πειράματα ενέργεια δέσμης: 7 TeV περιεχόμενο δέσμης: 360.000 δισ. πρωτόνια σε 3600 πακέτα η ενέργεια κάθε δέσμης ισοδυναμεί με την ενέργεια ενός αεροπλανοφόρου που κινείται με ταχύτητα 10 κόμβων, αλλά συγκεντρώνεται σε μία επιφάνεια 10 -28 m 2 1.9 o K 1,232 (8.4 Tesla) διπολικοί μαγνήτες 736 τετραπολικοί μαγνήτες

33. Ελληνική συνεισφορά στο ATLAS 10/15/08

34. Θάλαμοι ανίχνευσης μιονίων του ATLAS 10/15/08 University of Athens (UoA) MDT tube assembly National Technical University of Athens (NTUA) Quality Assurance/Quality Control of MDT tubes Aristotle University of Thessaloniki (AUTh) MDT chamber assembly and test Εγκάρσια τομή του φασματοσκοπίου μυονίων B arrel I nner S mall Chambers

35. Τελική συναρμολόγηση Φεβ 2004 - Ιαν 2006 ηλεκτρονικά Σύστημα αερίων , κλωβοί Faraday, αισθητήρες… 10/15/08

36. Πείραμα το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - Χ πρώτες δέσμες στο LHC

38. το Σύμπαν διαστέλλεται επιταχυνόμενο οι γαλαξίες αποτελούνται ως επί το πλείστον από ύλη που δεν ακτινοβολεί σύγκρουση γαλαξιών, η σκοτεινή ύλη αποχωρίζεται από τα αστέρια και τα μεσοαστρικά αέρια Κοσμολογικές Παρατηρήσεις Νέα Φυσική το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - ΧΙ διακυμάνσεις στο μικροκυματικό υπόστρωμα που αντιστοιχούν στην δημιουργία γαλαξιών, στην σύσταση του σύμπαντος και στην καμπύλωση του χώρου

40. Νέες Διαστάσεις Ίσως το Σύμπαν να έχει περισσότερες από 3 χωρικές διαστάσεις Νέα Φυσική το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - ΧΙ

41. Δισεκατομμύρια έτη φωτός 1 mm Βαρύτητα Σύγχρονες Εξελίξεις τα πειράματα του LHC μπορούν να δουν επιπτώσεις μίας καινούργιας «μεγάλης» διάστασης

42. Ίσως στο Σύμπαν να υπάρχουν κβαντικές mini μελανές οπές Νέα Φυσική το 2008 : Περιγραφή του Κόσμου - ΧΙ η ανθρωπότητα δεν κινδυνεύει από το LHC το LHC κινδυνεύει από το τις μαύρες τρύπες του χρηματιστηρίου

43. Κριτική στην Επιστήμη Νέα Φυσική το 2008 : Επίλογος Paul Feyerabent : Πρόλογος στο « Against Method” LHC cannot destroy earth but will it foretell the fate of the Universe? - John Ellis

44. Δικαιολογούν τα αναμενόμενα αποτελέσματα στο LHC τη δαπάνη χρημάτων και δραστηριότητας; Νέα Φυσική το 2008 : Επίλογος Σωκράτης : Τι λες τώρα να ορίσομε ως τρίτο μάθημα (που αποτελεί τη αληθινή παιδεία) την αστρονομία, ή δεν την εγκρίνεις; Γλαύκων : Πώς όχι; Γιατί το να' χει κανείς περισσότερη ευαισθησία για τις εποχές, τους μήνες και τις χρονιές, είναι ένα πλεονέκτημα χρήσιμο όχι μόνο στη γεωργία και στη ναυτιλία, αλλά και στη στρατηγική όχι λιγότερο. Σωκράτης : Είσαι μα την αλήθεια πολύ νόστιμος, γιατί φαίνεσαι πως φοβάσαι τους πολλούς, μήπως νομιστείς ότι εισάγεις άχρηστα μαθήματα (Πολιτεία Πλάτωνα, Εδάφιο 527D, Μετάφραση Ιωάννης Γρυπάρης, Βιβλιοθήκη Αρχαίων Συγγραφέων, Εκδόσεις Ι. Ζαχαρόπουλος) Congressman: What will your laboratory offer to the defense of US? R. Wilson: Nothing, but it will make it worth defending Δεν θα μιλήσω για τεχνολογία, εκπαίδευση, συνεργατική νοοτροπία…