Müüonneutriino Füüsika Marjete Kuusk Müüonneutriino tekkimine Müüon negatiivse või positiivse elementaarlaenguga metastabiilne elementaarosake, kuulub leptonite hulka. Müüoni avastas C.D.Anderson kosmilises kiirguses, kus ta tekib piioni lagunemisel. Piion - kõige kergemad mesonid ja nad on nukleonide vaheliste tuumajõudude vahendajaks aatomitus. Laenguga piionid lagunevad nõrga vastastikmõju kaudu kas müüoniks ja müüonneutriinoks (99,9877% juhtudest) Müüonneutriino tekkimine Positiivse piioni lagunemisel tekib koos positiivse müüoniga alati ka
ja aja ühinetekkimine algsest singulaarsusest • Suurt Pauku ei saa senituntud füüsikateooriate abil kirjeldada • Väljendi "Suur Pauk" võttis kasutusele Fred Hoyle SUURE PAUGU FAASID 1. Plancki aeg ja Suure Ühenduse periood 2. Inflatsiooniline Universum 1 sek 3. Kvarkide periood 4. Topofaas 5. 4 vastasmõju 6. Hadronite perioodi algus 7. Leptonite perioodi algus 8. Tuumasünteesi algus 9. Kiirgusajastu lõpp/ aineajastu algus 10. Taustkiirguse vabanemine 11. Suuremastaabilise struktuuride moodustumine 12. Galaktikate ja tähtede tekkimine 13. Päikesesüsteemi tekkimine Video ALLIKAD • http://arvamus.postimees.ee/227344/piret-kuusk-millest-koosneb- universum • http://evolutsioon.usk.ee/3.htm • http://et.wikipedia.org/wiki/Suur_Pauk
lahutamatult üheskoos. Looduses eksisteerib kaht liiki elektrilaenguid (+ ja -), seega võib el.magn vastasmõju avalduda nii tõmbumise kui ka tõukumisena. Tugev vastastikmõju - hoiab kvarke koos ja hoiab aatomeid kristallvõres kinni. Nõrk vastastikmõju aitab elementaarosakestel vastastikku muunduda, väga väikese mõjuraadiusega.Nad mõjuvad nii kvarkide kui teist liiki fundamentaalosakeste leptonite vahel. Leptonid on osakesed, mis ei osale tugevas vastasmõjus. mateeriaosakesed -on aine ehituskivid, kuigi ainult väike osa neist võtab osa meile elutähtsa stabiilse aine ehitusest. Jaguneb kaheks: kvargid ja leptonid Leptonid -on elementaarosakesed, mis ei osale tugevas vastasmõjus Leptonid ei koosne kvarkidest vaid on sisemise struktuurita Leptonid on näiteks: Elektron neutriinod tauonid müüonid KVARGID
3 Kvarkide periood..................................................................................................7 1.4 Topofaas...............................................................................................................7 1.5 Neli vastasmõju....................................................................................................8 1.6 Hadronite perioodi algus......................................................................................8 1.7 Leptonite perioodi algus.......................................................................................8 1.8 Tuumasünteesi algus............................................................................................8 1.9 Kiirguseajastu lõpp ja aineajastu algus................................................................9 1.10 Taustkiirguse vabanemine..................................................................................9 1
3) Tugeva vastasmõju jõududeks nimetatakse jõudusid, mis mõjuvad tuumaosakeste(prootonite ja neutronite ehk nukleonide) vahel. Uuema teooria kohaselt mõjuvad tugeva vastasmõju jõud mitte nukleonide vaid hoopis kvarkide vahel. 4) Elementaarosakesed võivad vastastikku muunduda- selle põhjuseks on fundamentaalosakeste vahel õjuvad nõrga vastasmõju jõud. Nad mõjutavad nii kvarkide kui teist liiki fundamentaalosakeste- leptonite vahel. Leptonid on osakesed, mis ei osale tugevas vastasmõjus. Tüüpilisteks leptoniteks on elektronid. KVARGID On prootonite ja neutronite ehituskivid, mis osalevad tugevas vastasmõjus. Kvarke on 6 liiki. Kvargivangistus- kvargid ei saa iseseisvalt eksisteerida vaid on ’’vangistatud’’ elementaarosakestesse. Kuna vähim võimalik eksisteerida saav elektrilaen on prootoni/elektroni laengule vastav elementaarlaeng, siis on kvarkide vangistuse
Sellega oli algse vastasmõju lagunemine neljaks tuntud fundamentaalseks vastasmõjuks lõpule jõudnud. Hadronite perioodi algus Pärast 106 s oli temperatuur 1013 K. Kvargid ei saanud enam vabade osakestena eksisteerida, vaid ühinesid hadroniteks. Temperatuuri langedes raskemad hadronid lagunesid ning lõpuks jäid üle prootonid ja neutronid ning nende antiosakesed. Prootonite ja neutronite vastastikusel muundumisel tekkis ka suur hulk neutriinosid. Leptonite perioodi algus Pärast 104 s oli temperatuur langenud 1012 kelvinile. Enamik prootoneid ja neutroneid annihileerus kokkupõrgetel oma antiosakestega; järele jäi vaid ülalmainitud miljardikune liig. Need prootonid ja neutronid moodustavadki suurema osa tänapäeval tuntud ainest. Prootoni ja neutroni massi väikese erinevuse tõttu kujunes sealjuures prootonite ja neutronite arvuline vahekord 6:1, mis etendas tähtsat osa hilisemas heeliumi osatähtsuses kosmoses.
3.) Tugev vastastikmõju toimib värvust omavate elementaarosakeste (kvarkide) vahel. Tugeva vastasmõju kandjad ehk vaheosakesed on gluuonid, mis omavad värvilaengut. See tähendab, et ka gluuon ise osaleb aktiivselt vastasmõjus. Üksikud kvargid ja gluuonid on ainsad elementaarosakesed, millel on värvilaeng ja mis osalevad tugevas vastasmõjus. 4.) Nõrk vastasmõju toimib nii kvarkide kui ka leptonite vahel. Nõrk vastastikmõju on peamine radioaktiivsete elementide sünteesija tähtede supernoovaplahvatusel, mille tulemusena on tekkinud kõik rauast suurema järjekorranumbriga keemiliste elementide perioodilisussüsteemi elemendid. Standardmudeli kohaselt kannavad nõrka vastasmõju massiivsed Z- ja W-bosonid. 6 Mateeriaosakesed ja värvilaeng
muunduda. · Võeti kasutusele kvant (energiaportsjon) ja footon (optilise kiirguse piirkonda kuuluv kvant). · Seisukoht: klassikalise füüsika seadused ei kehti aatomisiseste protsesside korral. Teisiti mikro- ja makromaailma seadused on erinevad, see tähendab seati kahtluse alla füüsikaseaduste universaalsus. · Energia kiirgub portsjonite kaupa. · Mateeriaosakeste leptonite ja kvarkide - vastastikmõju toimub igale väljale iseloomulike vaheosakeste, väljakvantide vahendusel. 1.4. Kaasaegne maailmapilt Kaasaegne maailmapilt kujunes välja 20. sajandi teisel poolel spinni jõudmisega statistilisse füüsikasse (fermionide ja bosonite eristamine), tugeva ja nõrga vastastikmõju avastamisega, atomistliku printsiibi laiendamisega väljale (kvantväljateooria) ning algosakeste standardmudeli loomisega. 15 14
Mateeriaosakesed ja antiosakesed Mateeriaosakesed on põhiosa fundamentaalosakestest ehk kõige alsematest osakestest. Mateeriaosakesed on leptonid ja kvargid. Leptonid Leptonid on nõrga vastastikmõju esindajad ning võivad esineda ka iseseisvalt. Elektrilaengut omavad leptonid (nt.elektron) osalevad elektromagnetilises vastastikmõjus. Kõik leptonid osalevad nõrgas vastastikmõjus ja see on ainus vahend elektriliselt neutraalsete leptonite ehk neutriinode jälgimiseks. Leptonid osalevad ka gravitatsioonilises vastasmõjus. Kõige tuntumad leptonid on elektronid ja neutriinod. Leptonlaengud (tähised , , ) iseloomustavad vastavaid leptoneid. Vastavate antiosakeste leptonlaengud on vastasmärgilised. Leptonlaengud on elementaarosakeste protsessides jäävad suurused. Lepton Nimetus elektron +1 0 0
2 Välja saatma, välja paiskama 3 Kvantgravitatsioon on teoreetilise füüsika valdkond, mis püüab ühendada nelja fundamentaalset jõudu ehk vastastikmõju: 1. tugev vastastikmõju (hoiab koos aatomituumi); 2. elektromagnetiline vastastikmõju (mõjub elektrilaenguga osakeste vahel, hoiab koos aatomituumi ja elektrone); 3. nõrk vastastikmõju (mõjub leptonite ja kvarkide vahel); 4. gravitatsiooniline vastastikmõju. 5 Üldrelatiivsusteooria Vastavalt Albert Einsteini poolt 1916.a. esitatud üldrelatiivsusteooriale on universumit matemaatiliselt kõige sobivam kirjeldada kui neljamõõtmelist kõverat aegruumi. Kõvera aegruumi geomeetriat seob füüsikanähtustega väide, et osakeste neljamõõtmelised
Tihedus oli alghetkel 10 94 g/cm3. temperatuur 1032K. Tänapäeva füüsikaseadused algfaasis ei kehtinud. Universumi arengut peale Suurt Pauku on tavaks jagada järgmistesse etappidesse: · Plancki aeg · inflatsiooniline universum · Kvarkide periood · Tropofaas · 4 vastasmõju tekkimine: gravitatsioon, elektromagnetiline vastasmõju, tugev vastasmõju, nõrk vastasmõju. · Hadronite perioodi algus (prootonid, neutronid) · Leptonite perioodi algus · Tuumasünteesi algus · Kiirgusajastu lõpp ja aineajastu algus · Taustkiirguse vabanemine · Suuremate struktuuride tekkimise aeg · Galaktikate ja tähtede tekkimine · Päikesesüsteemi teke. Mis kinnitab Suure Paugu teooriat? · Universum paisub ja jahtub · Reliktkiirguse olemasolu · Tähtede vanuse piir on 13 X 109 a.
Kuna elektrilaeng võib olla nii positiivne kui negatiivne, siis tugev. Kahe kvargi vaheline ja seisumass. võib elektromagnetilise kooshoidev jõud on Nõrk vastasmõju toimib nii vastasmõju tulemusena suurusjärgus 100 njuutonit. kvarkide kui ka leptonite tekkinud elektromagnetiline Kuigi ilma massita gluuon vahel. Tuntumad on kvarkide jõud olla nii tõmbejõud võiks teoreetiliselt kanda muundumised (d->u Magnetväli- liikuvatel (erineva märgiga laengute tugevat vastastikmõju lõpmata aatomituumade
tuumasünteesi lõpetanud taevakehad (näiteks valged kääbused ja neutrontähed), mis kiirgavad jääksoojuse arvel. Universumi evolutsioon Plancki aeg ja Suure Ühenduse periood Inflatsiooniline Universum Kvarkide periood Topofaas 4 vastasmõju Hadronite perioodi algus Leptonite perioodi algus Tuumasünteesi algus Kiirgusajastu lõpp/ aineajastu algus Taustkiirguse vabanemine Suuremastaabilise struktuuride moodustumine Galaktikate ja tähtede tekkimine Päikesesüsteemi tekkimine Suur Pauk - oli hüpoteetiline sündmus umbes 13,8 miljardit aastat tagasi: Universum hakkas
mida mööda minnes määratud punkti jõutakse. Esimene on nurk (teeta), mis määrab erinevuse vertikaalsihist ja teine on nurk ϕ, mis määrab erinevuse kokkuleppelisest horisontaalsihist x. Kasutatakse nt elektroni orbitaalide kvantmehaaniliseks kirjeldamiseks vesiniku aatomis ja geograafias. 61. 4 põhijõudu füüsikas. Nim + isel mõjupiirkonda. mõjub kvarkide vahel) , elektromagnetiline (mõjub elektriliselt laetud osakeste vahel, kaugmõju), nõrk (mõjub leptonite vahel, sellega on seotud nt tuumade beeta lagunemine), gravitatsiooniline (mõjub kõikide kehade vahel, ainuke jõud, mis alati põhjustab tõmbumist,kaugmõju). 62. Valentselektronide kiht määrab perioodilisusesüsteemi mille perioodi ja valentselektronide arv ühtib rühma numbriga. 63. Mis on liikumine. Liikumine on keha asukoha muutumine ajas. 64. Keha liigub ringjoonel ühtlase kiirusega, kuhu on suunatud seda liikumist mõjutav jõud? Kas selline jõud üldse olemas
! !2. Aine ehitus. Aatomid, elektronid, prootonid, kvargid. Mikroosakeste kahetine iseloom. Aatomi ehitus ja aatomite suurus. Fundamentaalsed jõud looduses. Hundi reegel ja Pauli printsiip.! Aine ehitus - koosneb osakestest (aatomid, ioonid, molekulid), mis mõjutavad üksteist tõmbe ja tõukejõududega. Aine hulka saab määrata (mõõduks osakeste arv) - kuna võtab enda alla mingi ruumi ja omab kaalu. Elektron on negatiivselt laetud fermion spinniga 1/2 ja ta kuulub leptonite hulka olles esimese põlvkonna lepton. Elektroni leptonlaeng (Le). Elektron on ilma sisemise struktuurita elemtaarosake, mis on negatiivselt laetud. Elektronid moodustavad koos nukleonidega (prooton ja neutron) aatomeid.! Kvargid omavad värvilaengut (annavad kokku valge värvi) ning osalevad seetõttu tugevas vastastikmõjus.! ! Pauli printsiip - aatomis ei saa olla kahte täpselt ühesuguses energiaolekus asuvat (st. ühesuguste kvantarvudega) elektroni
Bosonid ei allu tõrjutusprintsiibile ja seega ka vastavatele ajalis-ruumilistele piirangutele. Kvargid (d, s ja b elektrilaenguga 1/3 e ning u, c ja t elektrilaenguga +2/3 e) osalevad kõigis vastastik- mõjudes. Elektrilaengut ( 1e) omavad leptonid (elektron, müoon ja tauon) ei osale tugevas mõjus. Elektrilaenguta leptonid (elektron-, müü- ja tauneutriino) osalevad vaid nõrgas ja gravitatsioonilises mõjus. Leptonite seisumassid on oluliselt väiksemad kvarkide omadest (lepton kr.k. väike münt). Kvarkidest koosnevad osakesed on alati valged. See tähendab, et nende värvilaeng on tasakaalus. Erinevad värvilaengud tõmbuvad (nii nagu ka erimärgilised elektrilaengud). Stabiilne seisund võib tekkida kahel viisil: 1)värvus esineb koos antivärvusega. Nii tekkivaid liitosakesi nimetatakse mesoniteks; 2)esineb segu kolmest värvusest või siis kolmest antivärvusest
Bosonid ei allu tõrjutusprintsiibile ja seega ka vastavatele ajalis-ruumilistele piirangutele. Kvargid (d, s ja b elektrilaenguga 1/3 e ning u, c ja t elektrilaenguga +2/3 e) osalevad kõigis vastastik- mõjudes. Elektrilaengut ( 1e) omavad leptonid (elektron, müoon ja tauon) ei osale tugevas mõjus. Elektrilaenguta leptonid (elektron-, müü- ja tauneutriino) osalevad vaid nõrgas ja gravitatsioonilises mõjus. Leptonite seisumassid on oluliselt väiksemad kvarkide omadest (lepton kr.k. väike münt). Kvarkidest koosnevad osakesed on alati valged. See tähendab, et nende värvilaeng on tasakaalus. Erinevad värvilaengud tõmbuvad (nii nagu ka erimärgilised elektrilaengud). Stabiilne seisund võib tekkida kahel viisil: 1)värvus esineb koos antivärvusega. Nii tekkivaid liitosakesi nimetatakse mesoniteks; 2)esineb segu kolmest värvusest või siis kolmest antivärvusest
Kvargid (d, s ja b elektrilaenguga 1/3 e ning u, c ja t elektrilaenguga +2/3 e) osalevad kõigis vastastik- mõjudes. Elektrilaengut ( 1e) omavad leptonid (elektron, müoon ja tauon) ei osale tugevas mõjus. 27 Elektrilaenguta leptonid (elektron-, müü- ja tauneutriino) osalevad vaid nõrgas ja gravitatsioonilises mõjus. Leptonite seisumassid on oluliselt väiksemad kvarkide omadest (lepton kr.k. väike münt). Kvarkidest koosnevad osakesed on alati valged. See tähendab, et nende värvilaeng on tasakaalus. Erinevad värvilaengud tõmbuvad (nii nagu ka erimärgilised elektrilaengud). Stabiilne seisund võib tekkida kahel viisil: 1)Värvus esineb koos antivärvusega. Nii tekkivaid liitosakesi nimetatakse mesoniteks; 2)Esineb segu kolmest värvusest või siis kolmest antivärvusest
ühes aegruumi punktis. Etteruttavalt tuleb täpsustada, et fermionide üheks kvantiseloomustajaks on spinn, mis võib omada nii päri- kui vastupäevast suunda. Seega samas ruumis võivad eksisteerida kaks fermioni juhul kui neil on vastupidised spinnid. Fermionid jagunevad edasi kvarkideks ning leptoniteks. Kvargid alluvad tugevale vastasmõjule ning grupeeruvad kahe või kolme kaupa hadroniteks, millest tuntuimad on aatomituuma ehituskivid prootonid ja neutronid. Leptonite kõi- ge tuntum esindaja on elektron. Elektronid ignoreerivad küll tugevat vastasmõju, kuid mitte elektromagneetilist ning moodustavad positiivselt laetud aatomituuma ümber elektronpilve. Elektro- nide jaotumine eri kvantolekutesse ning elektronpilvede vahelised interaktsioonid on molekulide tek- ke, struktuuri ja aktiivsuse aluseks. Kvantarvud Elementaarosakeste kirjeldamiseks on palju eri parameetreid. Vaatleme vaid traditsioonilisi kvantar-
annaabi.ee 
