Hrozienka z histórie fyziky prvej polovice 20. storočia

Slides:



Advertisements
Παρόμοιες παρουσιάσεις
NÁZOV ČIASTKOVEJ ÚLOHY:
Advertisements

Elektrické vlastnosti látok
Περιοδικός Πίνακας Λιόντος Ιωάννης Lio.
Περιοδικός Πίνακας Λιόντος Ιωάννης Lio.
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ
Prístroje na detekciu žiarenia
Stredná odborná škola automobilová Moldavská cesta 2, Košice
 Avitaminóza sa u človeka nedokázala.
Vlnenie Kód ITMS projektu:
Elektrický odpor Kód ITMS projektu:
Prístroje na detekciu žiarenia
Prúdenie ideálnej kvapaliny
Trecia sila Kód ITMS projektu:
PPMS - Physical Property Measurement System Quantum Design
Ranné teórie svetla Newton – Huygens.
Medzinárodná sústava jednotiek SI
OPAKOVANIE CHEMICKÁ VÄZBA A ŠTRUKTÚRA LÁTOK
Mechanická práca na naklonenej rovine
Teplota a teplo.
Sily pôsobiace na telesá v kvapalinách
LICHOBEŽNÍK 8. ročník.
Autor: Štefánia Puškášová
STEREOMETRIA REZY TELIES
Fyzika-Optika Monika Budinská 1.G.
CHƯƠNG 4: CÁC LOẠI BẢO VỆ 4.1 Bảo vệ quá dòng Nguyên tắc hoạt động 4.2 Bảo vệ dòng điện cực đại (51) Nguyên tắc hoạt động Thời gian làm.
Prístroje na detekciu žiarenia
OHMOV ZÁKON, ELEKTRICKÝ ODPOR VODIČA
prof.Ing. Zlata Sojková,CSc.
Prístroje na detekciu žiarenia
ANALYTICKÁ GEOMETRIA.
Formálne jazyky a prekladače
Príklad na pravidlový fuzzy systém
ŠTRUKTÚRA ATÓMOV A IÓNOV (Chémia pre 1. roč. gymn. s.40-53; -2-
Chöông 8 KEÁ TOAÙN TAØI SAÛN COÁ ÑÒNH
Zhodnosť trojuholníkov
Programové vyhlásenie fyziky
Trigonometria na dennej a nočnej oblohe
Ročník: ôsmy Typ školy: základná škola Autorka: Mgr. Katarína Kurucová
Prístroje na detekciu žiarenia
TRIGONOMETRIA Mgr. Jozef Vozár.
ClCH2CH2Cl CF2=CF2 CCl4 CHI3 CCl2F2 CH2=CClCH=CH2 CHCl3 CH3Cl CH2=CHCl
ELEKTROMAGNETICKÉ VLNENIE
ΕΝΕΡΓΕΙΑ 7s_______ 7p_________ 7d____________ 7f_______________
CHÉMIA Pracovný list Pracovný list HALOGÉNDERIVÁTY UHĽOVODÍKOV
Organizácia ľudského genómu
Základné princípy radiačnej ochrany
ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE STAVEBNÁ FAKULTA
Pohyb hmotného bodu po kružnici
Prizmatický efekt šošoviek
Dostredivá sila Ak sa častica pohybuje po zakrivenej dráhe, má dostredivé zrýchlenie a teda naň musí pôsobiť dostredivá sila kde
Rovnoramenný trojuholník
Téma: Trenie Meno: František Karasz Trieda: 1.G.
Heterocyklické zlúčeniny
5. prednáška Genetické programovanie (GP)
Konštrukcia trojuholníka pomocou výšky
CHEMICKÁ VäZBA.
Úvod do pravdepodobnosti
Termodynamika korózie Oxidácia kovu Elektródový potenciál
Atómové jadro.
Rádioaktívne žiarenie
Rovnice priamky a roviny v priestore
Alternatívne zdroje energie
Opakovanie: pozdĺžna deformácia pružnej tyče
EKONOMICKÝ RAST A STABILITA
Meranie indukcie MP Zeme na strednej škole
Elektronická tachymetria
TMF 2005 námety k úlohám František Kundracik
Radiačná bezpečnosť v optických komunikáciách
Striedavý prúd a napätie
Analýza koeficientu citlivosti v ESO
Μεταγράφημα παρουσίασης:

Hrozienka z histórie fyziky prvej polovice 20. storočia Slovenskí učitelia v CERNe 22. – 28. Apríl 2007 Ján Pišút

Obsah 1. Čo bolo známe do 1905 2. Relativita 3. Kvantová mechanika

1. Čo bolo známe do 1905 Klasická mechanika Maxwell Elektrón 1897 J. J. Thomson Fotoelektrický jav (1887 Hertz – 1903 Philipp Lenard), Šebesta, Bratislavská reálka, Virgil Klatt Planckova formulka pre tepelné žiarenie (1900, 14. December 1900)

Čo bolo známe do 1905 Experiment Michelson – Morley Predstava o atóme – pudingový model, Thomson 1903, predtým podobné Kelvin, Nagaoka (prstenec Saturnu) problém stability – k tomu neskôr Bohr Rádioaktivita, Becquerel, manželia Curieovci, Rutherford 1898 – častice alfa a beta, neskôr (P.Villard) aj gama

Hrozienka – a čo s nimi Po zázračnom roku 1905 prišla relativita a začiatky dlhej cesty kvantovej mechaniky. Nebudem sa snažiť o podrobnosti, skôr sa pokúsim ukázať, kde sa niektoré z objavov využívajú dnes

2. Relativita Dva experimentom naznačené postuláty 1. Konštantná a maximálna rýchlosť svetla v inerciálnych sústavách 2. Ekvivalentnosť všetkých inerciálnych sústav ŠTR fascinuje ľudí tým, že je „proti zdravému rozumu“, postulát 1. určite je proti nemu a potom vedie k výsledkom, ktoré sú proti nemu tiež. To by sa pri vyučovaní malo zdôrazniť.

Dve cesty k ŠTR Lorentzove transformácie – pôvodný Einsteinov článok Myšlienkové experimenty – viacero Einsteinových prác, použité v F4G, podrobne v diplomovke Marty Ráczovej 1978

E = mc2

Foton Foton e+e- Ak v pohybe dole aj odmocnina cez Dopplerov jav E = mc2

Analýza snímky z BCH

Paradoxy ŠTR - garáž

Paradox dvojčiat

Pokusy o vyvrátenie ŠTR Je ich veľa, len málo fyzikov si nájde čas, aby na články odpovedali Pre časticových fyzikov je ŠTR súčasťou remesla, bez nej by to nefungovalo Rozprávka – Mike a Phil

3. Kvantová mechanika Fotón Rutherfordov experiment Bohrov model Spin elektrónu a Pauliho princíp Schroedingerova rovnica Diracova rovnica, predpoveď pozitrónu, anihilácia e+ e-

Kvantová mechanika a ranný vek častíc Objav neutrónu a štruktúra jadier Predpoveď neutrína Yukawova predpoveď piónu Obdobie štúdia kozmických lúčov

Kvantová mechanika Fotón – Planck naň neveril ani v roku 1914, všeobecne prijaté až po Comptonovom experimente, celkom jasné až po Bose – Einstein Rutherfordov experiment (podrobne článok Štefana Olejníka), problém so stabilitou atómu

Kvantová mechanika – pokr. Bohrov model – dva postuláty, geniálne uhádnuté, ale bez hlbšieho zdôvodnenia 1. Stabilné sú len niektoré stavy 2. Pri preskoku medzi nimi E(m) – E(n) = hf Problém s pravdepodob. prechodov

Kvantová mechanika – pokr. Pauliho pricíp a spin elektrónu – problém s vysvetlením periodickej tabuľky – úplné vysvetlenie az po SchR Spin – dvojhladinová sústava, najjednoduchší systém, QM popis všetkých 2-hladinových systémov je rovnaký Dnes Qubity v kvantových počítačoch

Kvantová mechanika - pokr Niekedy sú snahy akosi ju „priblížiť študentom už na G“ – analógie so stojatými vlnami a pod. Asi to nemá zmysel. Čo má zmysel je ukázať pekné obrázky Odskok neskôr do iného programu.

Kvantová mechanika – relat. Diracova rovnica je relativistická, kvôli E2 = m2c4 + p2c2 Má aj riešenia so zápornou energiou E = 0

Kvant. mechanika – rel. pokr. Dirac: v stave s najnižšou energiou (vákuum) sú všetky stavy so zápornou energiou obsadené Ak vákuu dodáme energiu, môže jeden elektrón s E<0 skočiť do stavu s kladnou energiou, vznikne jeden elektrón a jedna diera (pozitrón s Q>0 a s E>0), naopak - anihilácia

Kvant. mech. rel. pokr. Pozitrón je antičastica k eketrónu, každá častica so spinom ½, ... má svoju antičasticu: Elektrón – pozitrón Protón – antiprotón (objavený 1956) Látka: protón – elektrón (vodík) Antilátka: antiprotón – pozitrón (antivodík, CERN)

Kvant. mech. rel. pokr. Kvantová elektrodynamika je „symetrická“ ak zameníme elektróny za pozitróny a fotón za fotón (častice za antičastice) tzv. C – symetria Problém s Big Bangom – prečo je vo Vesmíre viac častíc ako antičastíc, slabé narušenie C – symetrie.

Anihilácia v praxi - PET

Anihilácia v praxi – PET 2

Anihilácia v praxi – PET 3

Prvá jadrová premena Začiatkom 20 rokov Rutherford a spolupracovníci v hmlovej komore pozorovali premenu jadra dusíku na jadro kyslíku 42He + 147N → 178O + 11H

Objav neutrónu Irena Curie a F. Joliot Curie 1932 42He + 94Be → 126C + 10n Chadwick ukázal, že neutrón má hmotnosť podobne veľkú ako protón, zdrojom alfa častíc v týchto reakciách bola radioaktívna látka v ampulke(1932). V roku 1932 Cockroft a Walton – prvý urýchľovač s energiou asi 1MeV.

Predpoveď neutrína Koncom 20 – tych rokov existoval dôkladný experimentálny materiál o slabých (pomalých) rozpadoch jadier. Prvé interpretácie vychádzali z prvej z nasledujúcich rovníc, Pauli navrhol druhú z nich B* → B + e- B* → B + e- + νa

Predpoveď neutrína 2 Pauli tým navrhol existenciu novej častice a trval na tom, že energia v reakcii sa zachováva. Ospravedlnil sa kolegom za to, navrhuje vysvetliť zachovanie energie nepozorovateľnou časticou. Neutríno bolo pozorované (nepriamo J.S.Allen 1942) a (priamo F. Reines a C.L.Cowan 1956)

Yukawova predpoveď piónu Väzbová energia jadra je približne úmerná počtu nukleónov (neutrónov a protónov) v jadre. Preto asi každý nukleón interaguje len so svojimi susedmi – jadrové sily sú krátkodosahové Δr ≈ 10- 15m

Yukawova predpoveď piónu 2 Predpoklad: Jadrové sily sú spôsobené výmenou častíc (tak ako elektrické výmenou fotónov) Čím sú vymieňané častice ťažšie, tým je dosah síl kratší (dá sa aj kvantitatívne odhadnúť) Pozorovaný dosah jadrových síl sa dá vysvetliť existenciou častice asi 280 krát ťažšou ako elektrón

Yukawova predpoveď piónu 3 Yukawov pión (predpoveď 1938) by musel silne interagovať s nukleónmi. Experimenty so špeciálnymi vrstvami emulzií (ako pre filmy) v kozmickom žiarení skoro po 2. svetovej vojne. Najprv sa našiel mión, ktorý interaguje len slabo a elektromagneticky, napokon aj pión. Neskôr sa ukázalo, že pión aj mión sú zložené častice a všetko je komplikovanejšie.

Slovensko v CERNe Necháme na diskusie

CD k Hrozienkam Učebnica a zbierka úloh z QM pre FMFI Populárna knižka o atómoch a kvantovaní Referáty študentov MF a TF Nedokončená história fyziky (elektrodynamika, jadro, častice) Iné

Ďakujem vám za pozornosť .