Asymetria medzi hmotou a antihmotou

Prezentace na téma: "Asymetria medzi hmotou a antihmotou"— Transkript prezentace:

1 Asymetria medzi hmotou a antihmotou
Juraj Tekel , 4ftf FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

2 POZOR!!! 2 Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou
FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

3 Tak predsa 3 Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou
FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

4 Budeme hovoriť o tom Úvodné sľuby -čo sú to antičastice a antihmota
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou Úvodné sľuby Budeme hovoriť o tom -čo sú to antičastice a antihmota -prečo je rozumné predpokladať, že je vo vesmíre viac hmoty ako antihmoty ako to tento fakt vysvetľujeme čo a na čo je CP-symetria jej narušenie a experimenty, ktoré ho pozorujú akú úlohu v asymetrií hrá narušenie CP-symetrie 4 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

5 + Antičastice a antihmota Rovnaká hmotnosť Rovnaké spinové stavy
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou Antičastice a antihmota + Rovnaká hmotnosť Rovnaké spinové stavy Opačný náboj 5 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

6 Antičastice a antihmota Atihmota
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou Antičastice a antihmota Atihmota Pozitróny, antiprotóny a antineutróny môžu tvoriť jadrá, atómy a molekuly 6 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

7 Antičastice a antihmota História
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou Antičastice a antihmota História Dirac, 1931 – postulovanie existencie antičastíc Anderson, 1932 – pozitróny v kozmickom žiarení Segré+Chamberlain, 1955 – antiprotón a antineutrón súčastnosť – objavených množstvo antičastíc – anti-hélium 7 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

8 Antičastice a antihmota Annihilácia
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou Antičastice a antihmota Annihilácia Nie jeden fotón, lebo ZZE a ZZH Za normálnych okolností naspäť nie Pri väčších energiách môže vznikať viac častíc 8 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

9 Antičastice a antihmota Big Bang
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou Antičastice a antihmota Big Bang – ukrutná hustota energie a tlak – fáza rýchleho rozpínania – inflácia – kvark-glónová plazma – kozmická polievka z kvarkov, antikvarkov, leptóv, antileptónov, všetko pekne buble a vrie ... – formovanie elemntárnych častích, anhilácia – formovanie jadier, atómov a všetkého Kde sa ale podela antihmota? 9 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

10 Asymetria - experiment
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou Asymetria - experiment Žiadna antihmota nie je asymetria Prečo si myslíme, že asymetria existuje? -lokálne existuje určite -v okolitom vesmíre takmer žiadna antihmota -ak ostrovy antihmoty, potom silné prúdy žiarenia tieto ale nepozorujeme -ak ostrovy antihmoty, potom známky v reliktnom žiarení, nepozorujeme žiadne väčšie nehomogenity -modely, v ktorých asymetria existuje nefungujú 10 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

11 Asymetria - teória Aká „veľká“ je asymetria medzi hmotou a antihmotou?
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou Asymetria - teória Aká „veľká“ je asymetria medzi hmotou a antihmotou? -fotóny žiarenia komzického pozadia pochádzajú z anhilácie v rannom vesmíre -hustota atómov vo vesmíre je asi -posledné presné merania WMAP ukazujú Asymetria je teda veľmi malá. 11 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

12 Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou
Asymetria - teória 12 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

13 Asymetria - teória Nemôže to teda byť tak, že už na počiatku bola
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou Asymetria - teória Nemôže to teda byť tak, že už na počiatku bola veľmi malá asymetria? Môže, ale ... ... filozoficky to nesedí ... priveľká na štatistickú fluktuáciu ... dá sa predpokladať, že počiatočná asymetria by veľmi rýchlo zanikla kvôli inflácií Ako teda môže vzniknúť asymetria zo symetrického stavu? 13 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

14 Asymetria - teória Podmienky
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou Asymetria - teória Podmienky Sakharov, 1967 Podmienky, pri ktorých v symetrickom vesmíre vznikne asymetria Narušenie Bariónového čísla Narušenie C a CP symetrie Prítomnosť fázy rýchleho rozpínania, resp. narušenie termodynamickej rovnováhy 14 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

15 Asymetria - teória Podmienky
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou Asymetria - teória Podmienky Narušenie Bariónového čísla Bariónové číslo B sústavy – rozdiel počtu bariónov a ich antičastíc V našom prípade B0=0 Zjavná podmienka – bez procesu, ktorý narušuje bariónové číslo nemôže vzniknúť asymetria Môže ísť napríklad o rozpad protónu 15 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

16 viac po reklame ... Asymetria - teória Podmienky
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou Asymetria - teória Podmienky Narušenie C a CP symetrie viac po reklame ... Hrá kľúčovú úlohu, ale 16 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

17 Asymetria - teória Podmienky
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou Asymetria - teória Podmienky Prítomnosť fázy rýchleho rozpínania, resp. narušenie termodynamickej rovnováhy Ak by nebola, hustota častíc a antičastíc by bola rovnaká potom by ani procesy, narušujúce B a CP-symetriu nevyprodukovali asymetriu Môže nastať z dvoch dvôvodov -rozpínanie vesmíru a rozpad ťažkých častíc -fázový prechod vedúci k narušeniu kalibračnej symetrie 17 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

18 Asymetria - teória Procesy
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou Asymetria - teória Procesy Procesy, ktoré spĺňajú tieto podmienky ... Bariogenéza na Plankovej úrovni Bariogenéza v GUT Elektroslabá bariogenéza Leptogenéza Affleck-Dine mechanizmus 18 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

19 CP CP-symetria CP???? Charge conjugation Nábojová inverzia
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou CP-symetria CP???? CP Charge conjugation Nábojová inverzia Parity operation Zrkadlenia v priestore 19 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

20 CP-symetria CP?!?! Čo znamená, že svet je CP-symetrický?
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou CP-symetria CP?!?! Čo znamená, že svet je CP-symetrický? Častice aj antičastice podliehajú tým istým fyzikálnym zákonom. 20 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

21 CP-symetria Nie P? Nestačila by nám iba P-symetria? NIE!!!
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou CP-symetria Nie P? Nestačila by nám iba P-symetria? NIE!!! Slabá interakcia nemá túto symetriu. Wu, 1957 – pri beta rozpade Co60 istý proces nastáva oveľa častejšie ako jeho zrkadlový obraz a teda nie P-symetria 21 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

22 CP-symetria CP!!!! CP Landau, 1957 – experiment, v pri ktorom sa
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou CP-symetria CP!!!! Landau, 1957 – experiment, v pri ktorom sa pozorovalo narušenie P-symetrie zachováva CP-symetriu Toto teda bude symetria medzi hmotou a antihmotou CP 22 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

23 CP-symetria Nakoniec ani CP
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou CP-symetria Nakoniec ani CP Pozorovania však ukazujú, že dochádza k narušeniu aj tejto symetrie Zachováva sa iba slabšia CPT-symetria 23 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

24 CP-symetria-narušenie Experimenty
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou CP-symetria-narušenie Experimenty Prvý krát pozorované 1964, Cronin+Fitch Rozpad neutrálnych K mezónov Až do roku 2004 jediný proces, pri ktorom bolo narušenie CP-symertie pozorované 24 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

25 CP-symetria-narušenie Experimenty
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou CP-symetria-narušenie Experimenty -BaBar Experiment (SLAC, USA) -Belle Experiment (KEK, Japonsko) Narušenie CP-symetrie pri rozpade B mezónov -meria sa čas medzi vznikom a rozpadom B mezónu 25 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

26 CP-symetria-narušenie Experimenty
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou CP-symetria-narušenie Experimenty -BaBar Experiment (SLAC, USA) 13.3. bolo prezentované pozorovanie, pri ktorom v rozpade D dochádza k narušeniu CP-symetrie 26 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

27 CP-symetria-narušenie Asymetria
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou CP-symetria-narušenie Asymetria Prečo je narušenie dôležité pre asymetriu? Ak CP-symetria – potom aj antiproces s rovnakou rýchlosťou a teda nakoniec aj tak žiady prebytok hmoty Ak CP-symetria – potom aj T-symetria a inverzný proces vzniknuté častice a antičastice premenil naspäť 27 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

28 CP-symetria-narušenie Ako ďalej?
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou CP-symetria-narušenie Ako ďalej? -hľadá sa narušenie CP-symetrie v oscilácií neutrín -skúma sa potenciálny dipólový moment neutrónu -skúma sa produkcia a rozpad top-quarku -pátra sa po nových možnostiach narušenia CP-symetrie -potvrdenie niektorého z možných pôvodov asymetrie 28 FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf

29 Vďaka za vašu pozornosť
Juraj Tekel – Asymetria medzi hmotou a antihmotou Vďaka za vašu pozornosť FMFI, UK Špeciálny seminár, 4ftf