MASSOR! - Lunds universitet

Hur mycket betyder Higgs partikeln?
MASSOR!
Leif Lönnblad
Institutionen för Astronomi
och teoretisk fysik
Lunds Universitet
Kulturnatten, 12.09.15
Higgs
1
Leif Lönnblad
Lund University
◮
Varför är Higgs viktig?
◮
Vad är massa?
◮
Hur hänger massa och Higgs ihop?
◮
Hur kan man se en Higgspartikel?
◮
Vad har vi egentligen upptäckt?
◮
Vad finns det kvar att upptäcka?
Higgs
2
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Vad är massa?
Higgs
3
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Vad är massa?
F = mg
Higgs
3
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Massa är energi!
E=
Higgs
4
Leif Lönnblad
2
mc
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Energi är massa!
m=
E
c2
= m0 +
Ek
c2
+
Ep
c2
+
Eb
c2
Notera att c 2 ≈ 9 · 1016 m2 /s2
Higgs
5
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Energi är massa!
m=
E
c2
= m0 +
Ek
c2
+
Ep
c2
+
Eb
c2
Notera att c 2 ≈ 9 · 1016 m2 /s2
Higgs
5
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Energi är massa!
m=
E
c2
= m0 +
Ek
c2
+
Ep
c2
+
Eb
c2
Notera att c 2 ≈ 9 · 1016 m2 /s2
Higgs
5
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Vad studerar en partikelfysiker?
◮
De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp
protoner och neutroner
◮
. . . som bygger upp atomkärnor
◮
. . . som med elektroner bygger upp atomer
◮
. . . som bygger upp molekyler
◮
. . . som bygger upp celler
◮
. . . som bygger upp oss. (1 m)
Higgs
6
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Vad studerar en partikelfysiker?
◮
De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp
protoner och neutroner
◮
. . . som bygger upp atomkärnor
◮
. . . som med elektroner bygger upp atomer
◮
. . . som bygger upp molekyler
◮
. . . som bygger upp celler
◮
. . . som bygger upp oss. (1 m)
Higgs
6
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Vad studerar en partikelfysiker?
◮
De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp
protoner och neutroner
◮
. . . som bygger upp atomkärnor
◮
. . . som med elektroner bygger upp atomer
◮
. . . som bygger upp molekyler
◮
. . . som bygger upp celler
◮
. . . som bygger upp oss. (1 m)
Higgs
6
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Vad studerar en partikelfysiker?
◮
De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp
protoner och neutroner
◮
. . . som bygger upp atomkärnor
◮
. . . som med elektroner bygger upp atomer
◮
. . . som bygger upp molekyler
◮
. . . som bygger upp celler
◮
. . . som bygger upp oss. (1 m)
Higgs
6
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Vad studerar en partikelfysiker?
◮
De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp
protoner och neutroner
◮
. . . som bygger upp atomkärnor
◮
. . . som med elektroner bygger upp atomer
◮
. . . som bygger upp molekyler
◮
. . . som bygger upp celler
◮
. . . som bygger upp oss. (1 m)
Higgs
6
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Vad studerar en partikelfysiker?
◮
De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp
protoner och neutroner
◮
. . . som bygger upp atomkärnor
◮
. . . som med elektroner bygger upp atomer
◮
. . . som bygger upp molekyler
◮
. . . som bygger upp celler
◮
. . . som bygger upp oss. (1 m)
Higgs
6
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Vad studerar en partikelfysiker?
◮
De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp
protoner och neutroner
◮
. . . som bygger upp atomkärnor
◮
. . . som med elektroner bygger upp atomer
◮
. . . som bygger upp molekyler
◮
. . . som bygger upp celler
◮
. . . som bygger upp oss. (1 m)
Higgs
6
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Vad studerar en partikelfysiker?
◮
De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp
protoner och neutroner
◮
. . . som bygger upp atomkärnor
◮
. . . som med elektroner bygger upp atomer
◮
. . . som bygger upp molekyler
◮
. . . som bygger upp celler (10−5 m)
◮
. . . som bygger upp oss. (1 m)
Higgs
6
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Vad studerar en partikelfysiker?
◮
De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp
protoner och neutroner
◮
. . . som bygger upp atomkärnor
◮
. . . som med elektroner bygger upp atomer
◮
. . . som bygger upp molekyler (10−9 m)
◮
. . . som bygger upp celler (10−5 m)
◮
. . . som bygger upp oss. (1 m)
Higgs
6
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Vad studerar en partikelfysiker?
◮
De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp
protoner och neutroner
◮
. . . som bygger upp atomkärnor
◮
. . . som med elektroner bygger upp atomer (10−10 m)
◮
. . . som bygger upp molekyler (10−9 m)
◮
. . . som bygger upp celler (10−5 m)
◮
. . . som bygger upp oss. (1 m)
Higgs
6
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Vad studerar en partikelfysiker?
◮
De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp
protoner och neutroner
◮
. . . som bygger upp atomkärnor (10−15 m)
◮
. . . som med elektroner bygger upp atomer (10−10 m)
◮
. . . som bygger upp molekyler (10−9 m)
◮
. . . som bygger upp celler (10−5 m)
◮
. . . som bygger upp oss. (1 m)
Higgs
6
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Vad studerar en partikelfysiker?
◮
De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp
protoner och neutroner (10−18 m)
◮
. . . som bygger upp atomkärnor (10−15 m)
◮
. . . som med elektroner bygger upp atomer (10−10 m)
◮
. . . som bygger upp molekyler (10−9 m)
◮
. . . som bygger upp celler (10−5 m)
◮
. . . som bygger upp oss. (1 m)
Higgs
6
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Mer än 99.9% av all massa finns koncentrerad i atomkärnorna
Mer än 99% av kärnans massa finns i protoner och neutroner
Bara ett par procent av protonens massa består av kvarkar
mp = 1 GeV≈ 1.7 · 10−27 kg
mu ∼ 10 MeV
1 eV≈ 1.6 · 10−19 J
Higgs
7
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Mer än 99.9% av all massa finns koncentrerad i atomkärnorna
Mer än 99% av kärnans massa finns i protoner och neutroner
Bara ett par procent av protonens massa består av kvarkar
mp = 1 GeV≈ 1.7 · 10−27 kg
mu ∼ 10 MeV
1 eV≈ 1.6 · 10−19 J
Higgs
7
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Mer än 99.9% av all massa finns koncentrerad i atomkärnorna
Mer än 99% av kärnans massa finns i protoner och neutroner
Bara ett par procent av protonens massa består av kvarkar
mp = 1 GeV≈ 1.7 · 10−27 kg
mu ∼ 10 MeV
1 eV≈ 1.6 · 10−19 J
Higgs
7
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Mer än 99.9% av all massa finns koncentrerad i atomkärnorna
Mer än 99% av kärnans massa finns i protoner och neutroner
Bara ett par procent av protonens massa består av kvarkar
mp = 1 GeV≈ 1.7 · 10−27 kg
mu ∼ 10 MeV
1 eV≈ 1.6 · 10−19 J
Higgs
7
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Gravitationen
Enligt Newton:
F
= mg = G
mM
r2
Enligt Einstein:
Gµν + gµν Λ =
8πG
Tµν
c4
Den Allmänna relativitetsteorin
Higgs
8
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Gravitationen
Enligt Newton:
F
= mg = G
mM
r2
Enligt Einstein:
Gµν + gµν Λ =
8πG
Tµν
c4
Den Allmänna relativitetsteorin
Higgs
8
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Elektromagnetism
Elektricitet:
F ∝α
q1 q2
r2
Elektromagnetism enligt Maxwell:
∇Ē = 0,
∇B̄ = 0,
δ B̄
δt
1 δ Ē
∇ × B̄ = 2
c δt
∇ × Ē = −
Elektro-svag växelverkan:
1
1
a
− B µν Bµν + Q i iD
/ Qi + Li iD
/ Li
LEW = − Waµν Wµν
4
4
Higgs
9
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Elektromagnetism
Elektricitet:
F ∝α
q1 q2
r2
Elektromagnetism enligt Maxwell:
∇Ē = 0,
∇B̄ = 0,
δ B̄
δt
1 δ Ē
∇ × B̄ = 2
c δt
∇ × Ē = −
Elektro-svag växelverkan:
1
1
a
− B µν Bµν + Q i iD
LEW = − Waµν Wµν
/ Qi + Li iD
/ Li
4
4
Higgs
9
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Elektromagnetism
Elektricitet:
F ∝α
q1 q2
r2
Elektromagnetism enligt Maxwell:
∇Ē = 0,
∇B̄ = 0,
δ B̄
δt
1 δ Ē
∇ × B̄ = 2
c δt
∇ × Ē = −
Elektro-svag växelverkan:
1
1
a
− B µν Bµν + Q i iD
/ Qi + Li iD
/ Li
LEW = − Waµν Wµν
4
4
Higgs
9
Leif Lönnblad
Lund University
ˇ
Vad är massa?
Partikelfysik
Standardmodellen
Den starka kärnkraften
Quantum Chromo-Dynamics:
LQCD = Ū(δµ − igs Gµa T a )γ µ U + D̄(δµ − igs Gµa T a )γ µ D
Higgs
10
Leif Lönnblad
Lund University
ˆ Partikelfysik
Standardmodellen
CERN
ˇ
Standardmodellen för partikelfysik
Kvarkar
d d̄ u ū
s s̄ c c̄
b b̄ t t̄
Krafter
Z
W±
0
γ
Higgs
Leptoner
e− e+ νe ν̄e
µ− µ+ νµ ν̄µ
τ − τ + ντ ν̄τ
11
Leif Lönnblad
g
Lund University
ˆ Partikelfysik
Standardmodellen
CERN
ˇ
Standardmodellen för partikelfysik
Kvarkar
d d̄ u ū
s s̄ c c̄
b b̄ t t̄
Krafter
Z
W±
0
γ
Higgs
Leptoner
e− e+ νe ν̄e
µ− µ+ νµ ν̄µ
τ − τ + ντ ν̄τ
11
Leif Lönnblad
g
Lund University
ˆ Partikelfysik
Standardmodellen
CERN
ˇ
Standardmodellen för partikelfysik
Kvarkar
d d̄ u ū
s s̄ c c̄
b b̄ t t̄
Krafter
Z
W±
0
γ
Higgs
Leptoner
e− e+ νe ν̄e
µ− µ+ νµ ν̄µ
τ − τ + ντ ν̄τ
11
Leif Lönnblad
g
Lund University
ˆ Partikelfysik
Standardmodellen
CERN
ˇ
Standardmodellen för partikelfysik
Kvarkar
d d̄ u ū
s s̄ c c̄
b b̄ t t̄
Krafter
Z
W±
0
γ
Higgs
Leptoner
e− e+ νe ν̄e
µ− µ+ νµ ν̄µ
τ − τ + ντ ν̄τ
11
Leif Lönnblad
g
Lund University
ˆ Partikelfysik
Standardmodellen
CERN
ˇ
Standardmodellen för partikelfysik
Kvarkar
d d̄ u ū
s s̄ c c̄
b b̄ t t̄
Krafter
Z
W±
0
γ
Higgs
Leptoner
e− e+ νe ν̄e
µ− µ+ νµ ν̄µ
τ − τ + ντ ν̄τ
11
Leif Lönnblad
g
Lund University
ˆ Partikelfysik
Standardmodellen
CERN
ˇ
Peter Higgs
Higgs
12
Leif Lönnblad
Lund University
ˆ Partikelfysik
Standardmodellen
CERN
ˇ
Peter Higgs
1
µ2
λ
LH = − [(δµ − iWµa t a − iBµ )φ]2 − φ⋆ φ − (φ⋆ φ)2
2
2
4
Higgs
12
Leif Lönnblad
Lund University
ˆ Partikelfysik
Standardmodellen
CERN
ˇ
Higgs
13
Leif Lönnblad
Lund University
ˆ Partikelfysik
Standardmodellen
CERN
ˇ
Higgs
13
Leif Lönnblad
Lund University
ˆ Partikelfysik
Standardmodellen
CERN
ˇ
→
Higgs
←
13
Leif Lönnblad
Lund University
ˆ Partikelfysik
Standardmodellen
CERN
ˇ
→
Higgs
←
13
Leif Lönnblad
Lund University
ˆ Standardmodellen
CERN
Bortom Standardmodellen
CERN
Higgs
14
Leif Lönnblad
Lund University
ˆ Standardmodellen
CERN
Bortom Standardmodellen
LHC
Higgs
15
Leif Lönnblad
Lund University
ˆ Standardmodellen
CERN
Bortom Standardmodellen
ATLAS
Higgs
16
Leif Lönnblad
Lund University
ˆ Standardmodellen
CERN
Bortom Standardmodellen
Higgs
17
Leif Lönnblad
Lund University
ˆ Standardmodellen
CERN
Bortom Standardmodellen
Higgs
18
Leif Lönnblad
Lund University
ˆ Standardmodellen
CERN
Bortom Standardmodellen
Higgs
19
Leif Lönnblad
Lund University
ˆ Standardmodellen
CERN
Bortom Standardmodellen
Bortom Standardmodellen
◮
Varför tre kopior av alla partiklar?
◮
Var är alla antipartiklar?
◮
Varför olika massor?
◮
Varför fyra olika krafter?
Higgs
20
Leif Lönnblad
Lund University
ˆ Standardmodellen
CERN
Bortom Standardmodellen
Higgs
21
Leif Lönnblad
Lund University
ˆ Standardmodellen
CERN
Bortom Standardmodellen
Higgs
22
Leif Lönnblad
Lund University
ˆ Standardmodellen
CERN
Bortom Standardmodellen
REA! Nu endast 20 000 000 000 kr!
Higgs
22
Leif Lönnblad
Lund University