Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Οι ΘΕΩΡΙΕΣ QCD STANDARD MODEL ΗΛΕΚΤΡΑΣΘΕΝΗΣ ΘΕΩΡΙΑ G RAND U NIFIED T HEORY SUPERSTRING THEORY THEORY OF EVERYTHING QED.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Οι ΘΕΩΡΙΕΣ QCD STANDARD MODEL ΗΛΕΚΤΡΑΣΘΕΝΗΣ ΘΕΩΡΙΑ G RAND U NIFIED T HEORY SUPERSTRING THEORY THEORY OF EVERYTHING QED."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 οι ΘΕΩΡΙΕΣ QCD STANDARD MODEL ΗΛΕΚΤΡΑΣΘΕΝΗΣ ΘΕΩΡΙΑ G RAND U NIFIED T HEORY SUPERSTRING THEORY THEORY OF EVERYTHING QED

2 Κβαντομηχανική και QED

3 Στην αυγή του 20ου αιώνα, για τους φυσικούς, οι βασικές οντότητες του Σύμπαντος είναι ΔΥΟ Τα ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ, την έρευνα των οποίων έχει αναλάβει η κλασική Μηχανική του Newton τα ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ τα οποία υπακούουν στην Ηλεκτροδυναμική του Maxwell. και καθεμία με τη δική της, διαφορετική φύση.

4 Το πρώτο είναι η «κβάντωση» της ΗΛΕΚΤΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ Το δεύτερο είναι η «κβάντωση» της ΝΕΥΤΩΝΕΙΑΣ ΘΕΩΡΙΑΣ παρουσιάζεται το 1905 Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα είναι και σωματίδιο ΦΩΤΟΝΙΟ παρουσιάζεται το 1923 Το σωματίδιο ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟ είναι και κυμα ήταν πιο δύσκολο από το δεύτερο και ολοκληρώθηκε στα 1954 με τη οικοδόμηση της ΚΒΑΝΤΟΗΛΕΚΤΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ του QED και το σχετικό οικοδόμημα, η ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ είναι έτοιμο το 1927 Το να μπολιάσουμε δηλαδή την Ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell με κβαντικές θεωρήσεις Το να μπολιάσουμε δηλαδή την Νευτωνική Μηχανική με κβαντικές θεωρήσεις Η Κβαντική Φυσική κάνει την εμφάνισή της τον 20 ο αιώνα με ΔΥΟ ερευνητικά προγράμματα

5

6 Το δεύτερο από τα προγράμματα παρουσιάζεται το 1923, Είχαν βέβαια προηγηθεί το 1913 οι αυθαίρετες συνθήκες του Bohr γεννημένες από την ιδέα ότι « το μυστήριο της σταθερότητας των ατόμων δεν θα μπορούσε να λυθεί με την κλασική φυσική και ότι η ΚΒΑΝΤΩΣΗ συνιστά τη μοναδική ερμηνεία του» με την απάντηση που δίνει ο Louis de Broglie στο αίνιγμα του μοντέλου του Bohr και με τη σχετική του πρόταση για ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΦΥΣΗ των ηλεκτρονίων αλλά και όλων των σωματιδίων γενικότερα.

7 η ενέργεια και η στροφορμή του ηλεκτρονίου, στο άτομο του υδρογόνου, είναι κβαντισμένες Στη βασική του ενεργειακή στάθμη το άτομο είναι ευσταθές για τον απλούστατο λόγο ότι δεν μπορεί να πάει ούτε πιο κάτω (δεν υπάρχει διαθέσιμη ενεργειακή στάθμη) ούτε όμως και πιο πάνω λόγω του μεγάλου ενεργειακού φράγματος που χωρίζει τη βασική στάθμη από την επόμενη

8 Η υπόθεση για την κυματικότητα των υλικών σωματιδίων ανοίγει τον δρόμο για να εξηγηθεί το “μυστήριο” της κβάντωσης το πιθανότερο είναι ότι η ΚΒΑΝΤΩΣΗ είναι συνέπεια του ΚΥΜΑΤΟΣΩΜΑΤΙΔΙΑΚΟΥ ΔΥΪΣΜΟΥ

9

10

11 Η πρόταση για κυματοσωματιδιακό δυϊσμό της ακτινοβολίας μπορούσε να ερμηνεύσει και την κβάντωση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου Το πρώτο από τα δύο προγράμματα αρχίζει να λειτουργεί με την απάντηση που δίνει ο Albert Einstein στο αίνιγμα του φωτοηλεκτρικού φαινομένου και με τη σχετική του πρόταση για ΣΩΜΑΤΙΔΙΑΚΗ ΦΥΣΗ του φωτός και των άλλων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων τα οποία μέχρι τότε οι φυσικοί θεωρούσαν ότι έχουν μόνο κυματικό χαρακτήρα.

12 Ηλεκτρομαγνητικό ΠΕΔΙΟ, Ηλεκτρομαγνητικό ΚΥΜΑ, Ηλεκτρομαγνητική ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ, ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ.... Βροχή από ΕΝΝΟΙΕΣ από ενεργειακή σκοπιά ηλεκτρομαγνητική ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ από την άποψή της υλικής δομής ηλεκτρομαγνητικό ΠΕΔΙΟ από τη σκοπιά του τρόπου διάδοσης ηλεκτρομαγνητικό ΚΥΜΑ Όταν ήμουνα μικρός, στα τέλη δηλαδή του 19ου αιώνα μία οντότητα, όπως το ΦΩΣ, ήταν

13 πλάσμα της ανθρώπινης σκέψης Το ένα είναι δύο Γεννήθηκε μέσα στα γραπτά του James Clerk Maxwell, το έτος Πρωτοεμφανίστηκε δηλαδή στην Ιστορία της επιστήμης ως ένα πλάσμα της ανθρώπινης σκέψης. Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο είναι δύο σιαμαία πεδία, το ένα ηλεκτρικό, το άλλο μαγνητικό που είναι αδύνατον να υπάρξουν το ένα χωρίς το άλλο.

14 Σύμφωνα με τη θεωρία του Maxwell το ηλεκτρομαγνητικό ΠΕΔΙΟ διαδίδεται στον χώρο με μηχανισμό ΚΥΜΑΤΟΣ. Αν εστιάσουμε το ενδιαφέρον μας στη διάδοσή της, την υλική οντότητα που αντιστοιχεί στο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο θα τη χαρακτηρίζουμε ηλεκτρομαγνητικό κύμα

15 γ. Σε γλώσσα Γεωμετρίας. Αν χρησιμοποιήσουμε τη γεωμετρική έννοια ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΑ, μπορούμε να πούμε ότι, κατά τη διάδοση του ηλεκτρομαγνητικού κύματος, εκτός του ότι το διάνυσμα Ε είναι πάντα κάθετο στο διάνυσμα Β, θα είναι και τα δύο κάθετα στην κυματική ακτίνα. Σε κάθε δηλαδή σημείο του χώρου έχουμε μία γεωμετρική αναπαράσταση με ένα τρισορθογώνιο.

16 Όταν κάποιος αναφέρεται στο φως και θέλει να δώσει έμφαση στον μηχανισμό διάδοσης το χαρακτηρίζει ηλεκτρομαγνητικό ΚΥΜΑ, έχοντας επίγνωση ότι πρόκειται και για ηλεκτρομαγνητικό ΠΕΔΙΟ Εφόσον όμως «θυμηθεί» την έννοια ΕΝΕΡΓΕΙΑ και θελήσει να φωτίσει την ενεργειακή υπόσταση της υλικής αυτής οντότητας, να τονίσει δηλαδή το γεγονός ότι «φως σημαίνει και μεταφορά ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ» θα υποστηρίξει ότι το φως είναι ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ και βέβαια θα τη χαρακτηρίσει ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ.

17 Η καινοτομία που κάνει την εμφάνισή με το έργο του Einstein το 1905 είναι ότι μια ηλεκτρομαγνητική ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ όπως το φως εκτός από ηλεκτρομαγνητικό ΠΕΔΙΟ - ηλεκτρομαγνητικό ΚΥΜΑ είναι και κινούμενα σωματίδια ορισμένης ενέργειας τα οποία θα ονομαστούν ΦΩΤΟΝΙΑ. Το βαθύτερο περιεχόμενο του πρώτου αυτού προγράμματος – το οποίο καθυστέρησε αρκετές δεκαετίες να υλοποιηθεί – ήταν « να μπολιάσουμε με κβαντικές θεωρήσεις την Ηλεκτρομαγνητική θεωρία », να δημιουργήσουμε μια συνεπή κβαντική θεωρία για το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και το ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Χρειάστηκαν αρκετές δεκαετίες για την υλοποίηση αυτού του προγράμματος και την τελική οικοδόμηση του QED

18 Την ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ μεταξύ δύο ηλεκτρονίων μπορούμε να θεωρήσουμε ως ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ενός VIRTUAL – ΔΥΝΗΤΙΚΟΥ- ΦΩΤΟΝΙΟΥ και ίσως πρέπει να το λέμε «δυνητικό» για να το ξεχωρίζουμε από όλα εκείνα τα φωτόνια του φωτός που διατηρούν την ενέργειά τους επί δισεκατομμύρια χρόνια εφόσον δεν απορροφηθούν από κάποιο άτομο Αντίστοιχα η ισχυρή αλληλεπίδραση, η ασθενής αλληλεπίδραση αλλά και η βαρυτική αλληλεπίδραση, πρέπει να διαδίδονται στο χώρο με κύματα που ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός ενώ συγχρόνως τα κύματα αυτά έχουν και σωματιδιακή υπόσταση και για καθεμία υπάρχει ένα σωματίδιο φορέας Ήταν μία απάντηση στο ερώτημα « εκτός από τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα ποια άλλη πεδιακή οντότητα χαρακτηρίζεται από κυματοσωματιδιακό δυϊσμό ;» Και η απάντηση ήταν « όλα τα πεδιακά κύματα που αντιστοιχούν στις θεμελιώδεις δυνάμεις του Σύμπαντος ». κατά τη διάρκεια των οποίων μια ιδιαίτερα τολμηρή καινούρια ιδέα ήρθε στο προσκήνιο.

19 και έκανε την εμφάνισή της, σε γλώσσα αγγλική, μία εργασία που συνδύαζε την Κβαντομηχανική με τη Θεωρία του Maxwell έδωσε την πρώτη κβαντική θεωρία για το ΦΩΤΟΝΙΟ ήταν έτος 1927 και τον έλεγαν Paul Dirac ένωσε τις δύο θεωρίες, εκείνη που περιέγραφε το ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟ και την άλλη που περιέγραφε το ΦΩΤΟΝΙΙΟ προσφέροντας μία θεωρία ΚΒΑΝΤΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ήταν το πρώτο παράδειγμα μιας ΚΒΑΝΤΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΠΕΔΙΟΥ

20 Μα το 1927 οι φυσικοί είχαν ήδη τη βεβαιότητα ότι τα ΦΩΤΟΝΙΑ εκπέμπονται – και απορροφώνται – από ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ Η εργασία του Dirac δεν εξηγούσε μόνο το «πώς» τα ηλεκτρόνια εκπέμπουν και απορροφούν φωτόνια αλλά και αλλά και την πιο φρέσκια ιδέα ΔΥΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ΑΠΩΘΟΥΝΤΑΙ ΜΕΤΑΞΥ ΤΟΥΣ ΑΝΤΑΛΛΑΣΣΟΝΤΑΣ ΕΝΑ ΦΩΤΟΝΙΟ ότι ΔΥΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ΑΠΩΘΟΥΝΤΑΙ ΜΕΤΑΞΥ ΤΟΥΣ ΑΝΤΑΛΛΑΣΣΟΝΤΑΣ ΕΝΑ ΦΩΤΟΝΙΟ

21 όχι ακριβώς... η νεογέννητη κβαντική θεωρία πεδίου πέρασε δύσκολα παιδικά χρόνια ανάμεσα στις δεκαετίες του 1930 και του 1940 όταν άρχισε να πλήττεται από μαθηματικές δυσκολίες η ακόμα πιο φρέσκια ιδέα ήταν ότι η σοβαρότερη είναι ότι η αλληλεπίδραση δύο ηλεκτρονίων είναι μια αέναη δραστηριότητα που οδηγεί σε ΑΠΕΙΡΙΣΜΟΥΣ ένα δυνητικό φωτόνιο που βρίσκεται ανάμεσα σε δύο ηλεκτρόνια γίνεται αυθόρμητα δυνητικό ζεύγος ηλεκτρονίου ποζιτρονίου που εξαϋλώνεται αμέσως για να ξαναδώσει το αρχικό φωτόνιο πριν αυτό φθάσει στον προορισμό του και η δίδυμη γένεση να επαναληφθεί. ΚΑΤΙ ΠΟΥ ΜΟΙΑΖΕΙ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ θεωρείται σαν ΠΟΛΛΑ ΔΥΝΗΤΙΚΑ ΦΩΤΟΝΙΑ ΠΟΥ ΕΜΦΑΝΙΖΟΝΤΑΙ ΚΑΙ ΕΞΑΦΑΝΙΖΟΝΤΑΙ ΔΙΑΡΚΩΣ Η εργασία δηλαδή του Dirac περιείχε ιδέες πρωτότυπες. Υποθέτω ότι το 1927 που έκανε την εμφάνισή της έγινε δεκτή με ενθουσιασμό

22

23 τα προβλήματα των απειρισμών λύθηκαν το έτος 1949, τότε που δύο συνομήλικοι Νεοϋορκέζοι κι ένας, μεγαλύτερός τους Ιάπωνας Αυτό που προέκυψε ήταν η QED ίσως η πιο ακριβής Θεωρία της Φυσικής ο Richard FEYNMANN, o Julian SCHWINGER και ο Sin-Itiro TOMONAGA ανακάλυψαν ένα τρόπο να ξεπεράσουν τα προβλήματα των απειρισμών εφαρμόζοντας, με τρεις εντελώς διαφορετικούς, ένα τέχνασμα που λέγεται renormalization

24 αυτά, σε γλώσσα ελληνική, σημαίνουν «Κβαντική Ηλεκτροδυναμική» και «όπερ έδει δείξαι» QED θα πει Quantum ElectroDynamics, Σημαίνει, όμως, σε γλώσσα λατινική, και Quod Erat Demonstrandum

25 ΔΥΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ΑΠΩΘΟΥΝΤΑΙ ΜΕΤΑΞΥ ΤΟΥΣ ΑΝΤΑΛΛΑΣΣΟΝΤΑΣ ΕΝΑ ΦΩΤΟΝΙΟ

26 Ο Άγγλος και ο Αμερικανός. Ο γεννημένος το 1902, στο Bristol και ο Νεοϋορκέζος, ο 16 χρόνια μικρότερος. Οι πρωτοπόροι του QED. Ο Paul Dirac και ο Richard Feynmamn

27 Για πολλούς από τους νεαρούς φοιτητές του «τότε», ο Richard Feynmann, παρά την εμφανή έλλειψη ενδιαφέροντος που έδειχνε για τη Φιλοσοφία, υπήρξε ένα πρότυπο.

28 Όταν μάλιστα μερικοί από αυτούς, τους φοιτητές του «τότε», συναντήθηκαν και με το «Lecture on Physics» και ο Feynamnn με Νόμπελ Φυσικής να ποζάρει στη φωτογραφία παίζοντας μπόνγκο, ο θαυμασμός εκτοξεύτηκε στα ύψη για να συντηρηθεί τα χρόνια που ακολούθησαν όταν έμαθαν για το «πόσο αγαπούσε τη ζωή» καθώς και για τις συμβουλές που έδινε στους φοιτητές να αποφεύγουν τα διάφορα «ΠΑΙΡΝΟΥΜΕ ΤΟΝ ΤΥΠΟ ΚΑΙ ΤΟΝ ΕΦΑΡΜΟΖΟΥΜΕ» και να αναζητούν τα φαινόμενα, τις έννοιες και τους νόμους

29 Ορισμένες μορφές ύλης μπορούν να δανείζονται ενέργεια από το πουθενά για πολύ μικρό χρονικό διάστημα, με την προϋπόθεση ότι η ενέργεια αυτή επιστρέφεται πριν παραβιαστεί η ΑΡΧΗ της ΑΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΤΙΑΣ, οπότε δεν παραβιάζεται και η ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Ναι αλλά τι είναι αυτά τα ΔΥΝΗΤΙΚΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ που κάνουν ξαφνικά την εμφάνισή τους από το πουθενά; Έτσι παραβιάζεται η ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ και ξέρω καλά ότι η ενέργεια είναι κάτι που «ποτέ δεν πεθαίνει» αλλά και δεν μπορεί να γεννηθεί από το τίποτα Η ύπαρξή τους είναι μόνο φευγαλέα Η δανεισμένη αυτή ΕΝΕΡΓΕΙΑ μπορεί - σύμφωνα με την εξίσωση Ε = mc 2 - ΝΑ ΔΗΜΙΟΥΡΓΗΣΕΙ ΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΟ συγκεκριμένης μάζας, ένα δυνητικό σωματίδιο με ύπαρξη φευγαλέα, ένα μποζόνιο Η ιδέα που έκανε την πρώτη της εμφάνιση με τον Paul Dirac επανήλθε το 1935 σε μια πιο γενικευμένη μορφή από τον σημαντικότερο Ιάπωνα φυσικό της εποχής 1935 και συνδέθηκε με τη γέννηση ενός νέου σωματιδίου. Ο Hideki Yukawa πρότεινε την ύπαρξη ενός σωματιδίου με χαρακτήρα φευγαλέας ύπαρξης.. ήταν το μεσόνιο που αργότερα αποσαφηνίστηκε ότι είναι πι μεσονιο ή πιόνιο Με ανάλογο τρόπο μπορούμε να θεωρήσουμε την ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ μεταξύ δύο ηλεκτρονίων ως ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ενός ΔΥΝΗΤΙΚΟΥ ΦΩΤΟΝΙΟΥ και ίσως πρέπει να το λέμε «δυνητικό» για να το ξεχωρίζουμε από όλα εκείνα τα φωτόνια του φωτός που διατηρούν την ενέργειά τους επί δισεκατομμύρια χρόνια εφόσον δεν απορροφηθούν από κάποιο άτομο Όλα αυτά τα θνησιγενή σωματίδια, είναι και φορείς ή μεσολαβητές των αλληλεπιδράσεων με την έννοια ότι όταν αυτά ανταλλάσσονται μεταξύ δύο σωματιδίων η διαδικασία οδηγεί στη δράση μιας δύναμης μεταξύ των δύο σωματιδίων

30

31 Einstein. Το φως είναι ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, ηλεκτρομαγνητικό κύμα αλλά και σωματίδιο ΦΩΤΟΝΙΟ Bohr. Η σταθερότητα του ατόμου οφείλεται στην κβάντωση της ενέργειας και της στροφορμής Dirac. Τα ηλεκτρόνια αλληλεπιδρούν ΑΝΤΑΛΛΑΣΣΟΝΤΑΣ ένα ΦΩΤΟΝΙΟ Το ηλεκτρομαγνητικό «κβαντικό» πεδίο είναι πολλά Virtual ΦΩΤΟΝΙΑ που εμφανίζονται και εξαφανίζονται διαρκώς Feynmann, Schwinger, Tomonaga. De Brogli. Το ηλεκτρόνιο είναι και ΚΥΜΑ Η κβάντωση οφείλεται στον κυματοσωματιδιακό δυισμό Εξίσωση Schrodinger Heisenberg. Aρχή της Απροσδιοριστίας Bohr, Heisenberg, Pauli, Dirac KBANTOMHXANIKH Max Planck. Θεωρία των κβάντα. Το φως εκπέμπεται και απορροφάται με κβάντα ενέργειας

32 η νέα Θεωρία, η QED -περιγράφοντας την ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ αλληλεπίδραση – -έθεσε και ένα πολύ σοβαρό ερώτημα : Είναι άραγε δυνατόν να περιγράψουμε τις υπόλοιπες τρεις ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ - χρησιμοποιώντας μία ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΠΕΔΙΟΥ δηλαδή την έννοια ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΚΒΑΝΤΙΚΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ; Κι ακόμα « μήπως υπάρχει μία θεωρία πεδίου που μπορεί να κάνει όλη τη δουλειά ; »


Κατέβασμα ppt "Οι ΘΕΩΡΙΕΣ QCD STANDARD MODEL ΗΛΕΚΤΡΑΣΘΕΝΗΣ ΘΕΩΡΙΑ G RAND U NIFIED T HEORY SUPERSTRING THEORY THEORY OF EVERYTHING QED."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google