Részecskeütközések

A részecskeütközéseket arra használjuk, hogy a természet legkisebb építőköveit -- a kvarkokat és a leptonokat -- tanulmányozzuk. Ezek közül néhány építi fel a körülöttünk látható világot, néhány pedig természetesen csak az idők kezdetén létezett, az Ősrobbanás (angolul Big Bang) idején, de nagy energiájú ütközésekkel előállíthatóak a világ néhány óriási fizika-laboratóriumában.

Gyorsítók

A gyorsítók nagy eszközök, melyek felgyorsítják a töltött részecskék nyalábját. A gyorsítókban nagyon megnövelik a részecskék sebességét és energiáját.  A részecskék sebessége majdnem eléri a fény sebességét, de jobban szeretünk a részecske energiájáról, mint a sebességéről beszélni. A nagy energia az, amit kihasználunk az ütközések során, és ezt használjuk arra, hogy felfedezzük az anyag belsejét, és arra, hogy olyan részecskéket keltsünk, amelyek rengetegen voltak a Világegyetem korai időszakában. További részleteket itt láthatod: gyorsítók.

Kvarkok és leptonok

Hat féle kvark és hat féle lepton létezik. Ehhez hozzájönnek még a hozzájuk tartozó antikvarkok és az antileptonok. A protonok és neutronok -- amelyek a minket körülvevő anyagot alkotják -- kvarkokból állnak. Az elektron, amely az atommag körül kering az egy a többféle lepton közül. A kvarkokról és leptonokról többet tudhatsz meg a standard modellről szóló oldalon. Felfedezhetjük a kvarkokat és a leptonokat a "CERN sajátkezűleg" honlapjával.

Új részecskék

A nagyenergiás részecskeütközések során az energia egy része új részecskéket kelthet. A tömeg és az energia egyenértékűek, ahogy Einstein megmutatta (E=mc2). Ez az oka, hogy az ütköző részecskék mozgási energiája új részecskékké alakulhat. Az egyik feltételezett részecske, amelyet a tudósok keresnek a Higgs-részecske (lásd a standard modellt).

Erők

A körülöttünk zajló folyamatokat mindössze négy alapvető erő irányítja. Ezeknek az erőknek a modern leírásában az erőközvetítők játszanak fontos szerepet. A részecskék azáltal érzik az erőket, hogy elnyelik és kibocsájtják az erők közvetítőit. Ezek hasonlóan tartják össze a részecskéket, ahogy a labda összetartja a kézilabdacsapatot. (Ha túl messzire mennének egymástól a játékosok, akkor már nem tudnának egymással játszani.) Ezek a közvetítő részecskék -- melyek fontos szereplői az anyag belsejének -- szintén alapvető részecskék, amelyeket modern részecskefizikai kísérletekben tanulmányozhatunk. Példa a közvetítőkre a tömeggel rendelkező W és Z részecske és a tömeg nélküli foton és gluonok (lásd a standard modellt). Ezek is tanulmányozhatóak a "CERN sajátkezűleg" honlap részecskeütközéseinek segítségével.

Detektorok  és kísérletek

A detektorok a fizikus eszközei ahhoz, hogy észlelje a részecskéket amelyek vagy a körülöttünk levő anyagot építik fel, vagy amelyek egykor részt vettek a Világegyetem létrehozásában. Mindegyik detektor nagyon specializált. Sokat összetehetünk belőlük egy teljes kisérletben, és így lehetővé válik, hogy megállapítsuk, mi történt a részecskék ütközése során (lásd részecskedetektorok.)

Részecskeütközések vizsgálata

Gyakorlatlan szemmel eltarthat egy darabig, amíg megértjük, hogy mi történt egy részecskeütközés során, vagy egy esemény, amit valaminek látunk, csak annak látszik. Néha csak néhány részecske keletkezik egy ütközés során, néha részecskezápor keletkezik 10-30 részecskével. Az elektron olyan töltött részecskeként ismerhető fel, amely a teljes energiáját leadja egyetlen detektorban, míg a müon az a részecske, amely végigmegy az összes detektoron anélkül, hogy azok egyáltalán befolyásolnák azt. A rejtélyes kvarkok és gluonok pedig, amelyeket lehetetlennek látszik közvetlenül észlelni, részecskezáport keltenek.

W és Z részecskék

A LEP-ben (a nagy elektron pozitron ütköztetőben = Large Electron Positron collider) W és Z részecskék keletkezhetnek. A LEP1-nél a gyorsító első fokozatánál egyedi Z részecskék keletkeznek, míg a LEP2-ben, a gyorsító második fokozatában, amely a 2000-dik évig üzemelt, Z és W párok keletkeztek.

A DELPHI kísérlet

A DELPHI kísérlet rengeteg részecskedetektorból áll (lásd részecskedetektorok) és a svájci Genf városban lévő részecskefizikai laboratóriumnak a CERN-nek a LEP nevű gyorsítójában helyezkedik el (lásd gyorsítók). Körülbelül 500 fizikus vesz részt a világ minden tájáról ebben a valóban nemzetközi projektben.