Částicová fyzika – objev neutrin Beta rozpad Roku 1930 se při studiu β rozpadu došlo k výrazné nesrovnalosti v energetické bilanci reakcí. β rozpad je dvoučásticový, ze z.z. hybnosti a energie plyne, že každá částice musí mít pevně danou energii. e-e- p+p+ p+p+ p+p+ n n n

Částicová fyzika – objev neutrin m1m1 m2m2 Hybnost před rozpadem p = 0, tudíž i po rozpadu musí být celková hybnost 0.

Částicová fyzika – objev neutrin m1m1 m2m2 Hybnost před rozpadem p = 0, tudíž i po rozpadu musí být celková hybnost 0.

Částicová fyzika – objev neutrin m1m1 m2m2 Hybnost před rozpadem p = 0, tudíž i po rozpadu musí být celková hybnost 0. Pozn. : nerelativistické přiblížení

Částicová fyzika – objev neutrin Energie při dvoučásticovém rozpadu se rozdělí v obráceném poměru hmotností. Jelikož ale je možné tvrdit, že těžké jádro získá téměř nulovou kinetickou energii, zatímco elektron prakticky všechnu. Protože energie rozpadu je pevně dána, měla by pozorovaná energie elektronů být rovněž pevně dána. E e- množství částic E Šířka vrcholu je dána přesností měřicích přístrojů.

Částicová fyzika – objev neutrin E e- množství částic E Toto rozdělení ukazuje, že energie elektronu při β rozpadu je náhodná (do maximální hodnoty E), což je v příkrém rozporu s teoretickým výpočtem Niels Bohr Neplatí z. z. energie! Wolfgang Pauli Existuje lehká neutrální částice, která odnáší zbytek energie.

Částicová fyzika – objev neutrin Enrico Fermi Pauli má pravdu! Je to neutrino! Rozpad neutronu

Částicová fyzika – objev neutrin Cecil Frank Powell ( ) π μ 1947 : Mám nepřímý důkaz! Zvláštní rozpad pionu. Mlžná komora

Částicová fyzika – objev neutrin Existence neutrina byla definitivně potvrzena r pozorováním „inverzního β rozpadu“, reakce Vlastnosti neutrina jsou velmi zajímavé : má velmi nízkou klidovou hmotnost (teprve v r byl získán první nepřímý důkaz, že má klidovou hmotnost větší než nula) a téměř nepodléhá interakcím s ostatní hmotou: Tisíce světelných let Olovo neutrino 50% šance že proletí Dnes také víme, že neutrin je více druhů (tři různá neutrina a tři příslušná antineutrina).

Částicová fyzika – podivné částice π+π+ π-π : První pozorování rozpadu těžké neutrální částice, která byla do té doby neznámá. Byla pojmenována „Kaon“ a označena jako K O.

Částicová fyzika – podivné částice V krátké době se vyrojili další a další částice a reakce

Částicová fyzika – podivné částice     p           Co je to za džungli !?

Částicová fyzika – podivné částice Murray Gell-Mann Řád byl do džungle vnesen r – vznikla „cesta osmi“ (Eightfold way) coby první pokus o jakousi periodickou tabulku v částicové fyzice. K0K0 K+K+ π+π+ K0K0 K-K- Π-Π- π0π0 S=1 S= 0 S= -1 Q=0 Q=1 Q=-1 Geometrické obrazce Podivnost Náboj

Částicová fyzika – podivné částice Murray Gell-Mann Σ-Σ- Δ-Δ-Δ0Δ0 Δ+Δ+Δ++ Σ0Σ0 Σ+Σ+ Ξ-Ξ-Ξ0Ξ0 S=0 S=-1 S=-2 S=-3 Q=-1 Q=0 Q=1 Q=2 Zde nebyla žádná známá částice. Gell-Man předpověděl její existenci a spočítal její náboj a hmotnost. Navíc řekl experimentátorům, jakou reakcí ji bude možné vyprodukovat. A v zápětí byla nalezena.

Částicová fyzika – kvarkový model du s S=0 S=-1 Q=-1/3 Q=2/3 Q=1/3Q=-2/3 S=0 S=1 s ud

Částicová fyzika – kvarkový model James Joyce

Částicová fyzika – kvarkový model Ostatní obrazce se dají sestavit ze dvou kvarkových trojúhelníků. dds ddd udduuduuu uds uus dssuss S=0 S=-1 S=-2 S=-3 Q=-1 Q=0 Q=1 Q=2 sss

Částicová fyzika – kvarkový model Kvarkový model měl jeden zásadní nedostatek – i přes intenzivní hledání přes 20 let dlouhé nebyly kvarky nikdy pozorovány jako samostatné částice. Navíc, částice typu (uuu), (ddd) či (sss) zjevně porušovaly Pauliho vylučovací princip. Až do roku 1974 nebyl kvarkový model uznáván a v částicové fyzice přetrvávala větší či menší džungle.