Elementaarosakeste füüsika (1)

Küsimused elementaarosakeste füüsika peale
1. Võrdle nelja vastastikmõju liiki. Tugevus, millele mõjub jne 40-42
2. Selgita, mille poolest erinevad elementaarosakesed ja fundamentaalosakesed?
3. Pane kirja, millise osakesed on mateeriaosakesed ja millised vaheosakesed . Mille poolest nad erinevad? 42 ja 46
4. Selgita, mis osakesed on kvargid, miks on kvarkidel värvilaeng ja mida see tähendab? Lk 43-44
5. Antiosakesed. Mis need on ja kuidas nad tekivad? 45
6. Milliseid osakesi kutsutakse virtuaalseteks? 46
7. Mis osakesed on gluuonid ja millist vastastikmõju nad põhjustavad?
8. Vaheosakesed – kõik mis tead lk 46-47
9. Kosmilised kiired. Milliseid osakesi langeb Maale kosmosest? lk 48
10. Kirjelda, kuidas töötavad kiirendid . Milliseid osakesi ja kuidas kiirendatakse? Lk 48-51
11. Millistest osadest kiirendi koosneb? Lk 50-51
12. Mille poolest erinevad lineaarkiirendi ja tsükliline kiirendi? Lk 50
13. Milliseid meetodeid kasutatakse osakeste vaatlemiseks ehk detekteerimiseks? Lk 51-53
14. Selgita Wilsoni kambri, mullikambri, ionisatsioonikambri, triivkambri ja pooljuhtkambri töötamist.
15. Selgita, mis on standardmudel ja pane kirja, mis on tähtsaimad avastused, mis on tehtud ja mis ootavad avastamist.
1) kõige nõrgem – gravitatsioonijõud – kõigi osakeste vahel – 10-36, nõrk tuumajõud – kehtib kõigile elementaarosakestele, v.a footon – 10-7, elektromagnetiline vastastikmõju – elektriliselt laetud osakestele mõjub – 1, kõige tugevam – tugev tuumajõud – hoiab kvarke koos - 20 2) elementaarosake , mis ei koosne mingitest algosakestest, on fundamentaalosake, 3) mateeriaosakesed ehk aineosakesed – nn aine ehituskivid: kvargid (tugeva vastastikmõjuga) ja leptonid (pole tugeva vastastikmõjuga), vaheosakesed – footonid (elektromagnetilise jõu kandjad) ja gluuonid (vahendavad tugevat vastastikmõju kvarkide vahel), 4) kvark – jääv elementaarosa, mis osaleb tugevas vastastikmõjus, ei saa olla värvitu, tugeva vastastikmõju omamiseks on igal kvargil värvilaeng ( pun, roh, sinine, mis koos annavad valge), mille abil moodustatakse elementaarosakesed, mis on valged, 5) antiosakesed – on elementaarosakese vastasosake, mille elektrilaeng ja teised kvantarvud on vastupidise märgiga ja antiosakese seisumass on osakese massiga võrdne, antiosake saab tekkida vaid koos vastava osakesega ning tekkida võib ka kergemaid osakese-antiosakese paare, selliselt loodud antiosakesed siiski annihileeruvad (kaovad nii, et kogu nende mass muutub seisumassita osakeste, footonite , energiaks) kiiresti põrkudes oma vastasosakesega, 6) virtuaalsed – nähtamatud osakesed, nt vastastikmõju kandvad footonid, kuna neid ei saa katsete abil avastada , sest nende suurus ei vasta vabade osakeste suurusele, 7) gluuon – tugeva vastastikmõju vahendajad kvarkide vahel, pole seisumassi ega elektrilaengut, kuid kannavad vastastikmõju laengut ehk on „värvilised“, nad vahetavad kvarkide värve, kandes endaga kaasas üht värvi  ja antivärvi ( võtavad kvargilt värvi, annavad uue asemele), mis tekitavad tugevat vastastikmõju kvarkide vahel, 8) vaheosakesed (virtuaalsed või reaalsed) [footon ( vahendab elektromagnetilist vastasmõju), gluuon (vahndab tugevat vastasmõju), W-, ja Z- boson (vahendab nõrka vastasmõju)] – on fundamentaalse jõu vahendajad, kõik tuntud vaheosakesed on bosonid, vaheosakesed vahendavad vastastikmõju fermionide vahel, selleks, et kaks fermioni oleks omavahel vastasmõjus, peab üks fermion kiirgama vaheosakese ja teine fermion selle neelama, 9) kosmilistest kiirgustes, mis maani jõuavad, on kõige rohkem prootoneid, siis heeliumi tuumi ning 1% raskete elementide tuumasid, 10) kiirendid on tänapäeval ehitatud kollaideritena, kus põrkuvad vastamisi kaks kiirendatud osakeste kimpu. kiirendatakse laetud stabiilseid osakesi - elektrone, prootoneid, vahel ka nende antiosakesi. kiirendamine toimub kõrgvaakumis, et vältida põrkeid õhu osakestega, 11) kiirendi – on vaja tugevat elektrivälja ja magnetläätsi, sirged e lineaarkiirendi ja ringikujulised e tsüklilised kiirendid (põhiosad: vaakumtoru, kallutav magnet, kiirendav resonaator, magnetlääts), 12) tsüklilinekiirendi on ringikujuline ja lineaarkiirendi sirge, 13) detekteerimine – osakeste vaatlemiseks kasutatakse fotoplaati, udukambrit ehk Wilsoni kambrit, mullikambrit, ionisatsioonikambrit, triivkambrit, aja-projektsioonikambrit, pooljuhtdetektoreid, 14) Wilsoni kamber – auru rõhk langetatakse järsult osakeste saabumise hetkel, mille abil tekib üleküllastus, rõhu taastamisel taastub ka temperatuur ning uus mõõtmine on võimalik, mullikamber – üleküllastus tekib vedelikumullikeste keemisel osakeste ümber, üldine tööpõhimõte sarnane Wilsoni kambriga, ionisatsioonikamber – ioniseeritud gaasis tekitatakse elektriväli, mis paneb osakesed liikuma, mis paneb need nii kiirelt liikuma, et uued vabanevad laengud tekitavad kergesti mõõdetava voolutugevuse, triivkamber – ioonkambri põhjas asetsevas traatvõrgustikus triivivad ioonid tekitavad võrgule piki elektrivälja jõujooni liikudes kujutise, milles kulgev  info saadetakse otse arvutisse , pooljuht kamber – tuhandete pooljuhtdioodide pingestatud siirdes tekib ioniseeriva osakese läbilennul lühike vooluimpulss, moodsaim tehnika, 15) standardmudel ehk elementaarosakeste füüsika standardmudel on kvantfüüsika teooria, mis kirjeldab tugevat, nõrka ja elektromagnetilist jõudu ning neid vahendavaid või nendega interakteeruvaid elementaarosakesi, see on relativistlikkvantväljateooria, mis ühendab kvantmehaanikat ja erirelatiivsusteooriat, kinnitati kvarkide olemasolu, avastati Higgsi boson, otsitakse teed edasi, mis aitab seletada standardmudeli põhiparameetreid, ennustatakse, et avastatakse uusi osakes, mida pole vähimnatki lootust reaalsena avastada, vahest aga virtuaalselt .
14) Wilsoni kamber e udukamber – kujutab endast veeauruga täidetud ruumi, kus rõhu järsu vähendamisega tekib üleküllastunud aur, mille kondenseerumiseks piisab tühisest välismõjust ning sellega saab näha laetud osakeste teekonda ning üleküllastaud aurus tekib ioonide ümber udupiisakeste rada, mullikamber – seal on vedelik, mille temperatuur on lähedane keemistemperatuurile, kiired laetud osakesed tungivad läbi kambri seinas oleva õhukese akna kambri tööruumi ning ioniseerivad ja ergastavad seal oma teel vedeliku aatomeid, kui kambris  rõhku järsult vähendada, siis läheb vedelik lühikeseks ajaks ülekuumendatud olekusse ning sel ajal kambrisse tunginud laetud osakesed jätavad oma teele aurumullidestkoosneva jälje, sest ülekuumenenud vedelik hakkab keema eeskätt ioonide lähedal, isolatsioonikamber – seal osake ioniseerib gaaasi, muutudes elektrijuhiks, ning elektrivälja tekitamisel hakkavad laengud liikuma ning teatud väljatugevusest hakkavad nad gaasi aatomitega põrkuma ning see anslüüsib üheaegselt laetud osakeste signaale ning määrab nende trajektoori ning ioonid võidakse tõmmata elektrivälja abil kambri põhjale asetatud traatvõrgustikule, tiivkamber – traatvõrgustikule tõmmatud ioonid triivivad gaasis piki elektrivälja jõujooni tekidades võrgule trajektoori projektsiooni kujutisening kui kambri põhi moodustub kahest ristuvast võrest, siis annab triivkamber trajektoori punktidest kaks koordinaati ning kui on vaja kolmandad tuleb arvutada ioonide võrguni triivimise aeg, pooljuhtkamber – kujutab enadst tuhandeid pooljuhtdioode, mille pingestatud siirdes tekib ioniseeriva osakese läbilennul lühike vooluimpulss, detektorid panneksa tugevasse magnetvälja, et laetud osakeste trajektoor temas kõverduks.