Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

Kan man tro på det man inte kan se? Paula Eerola, 046-222 7695 18 oktober 2005...och kan man tro på det.

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "Kan man tro på det man inte kan se? Paula Eerola, 046-222 7695 18 oktober 2005...och kan man tro på det."— Presentationens avskrift:

1 Kan man tro på det man inte kan se? Paula Eerola, oktober och kan man tro på det som man kan ”se”?...och kan man tro på det som man kan ”se”?

2 Paula Eerola 18 oktober Innehåll Att ”se”... Att ”se”... Partiklar, strängar, nya dimensioner – det som vi tror att vi vet, och det som vi tror att kan vara möjliga teorier... Partiklar, strängar, nya dimensioner – det som vi tror att vi vet, och det som vi tror att kan vara möjliga teorier... Kvantmekanik...vad är realiteten? Kvantmekanik...vad är realiteten? Sammanfattning Sammanfattning

3 Paula Eerola 18 oktober Vad är kunskap i naturvetenskap/i fysik? Fysik är en empirisk vetenskap: det enda vi ”vet” är det som kan bevisas med experiment som kan upprepas Fysik är en empirisk vetenskap: det enda vi ”vet” är det som kan bevisas med experiment som kan upprepas Tanke, idé fysikteori eller modell som förutsäger utgången av ett experiment, eller förklarar experimentella resultat Tanke, idé fysikteori eller modell som förutsäger utgången av ett experiment, eller förklarar experimentella resultat

4 Paula Eerola 18 oktober ”THEORY OF EVERYTHING” Experiment 2 Experiment 1 Teori eller modell 2 Teori eller modell 1

5 Paula Eerola 18 oktober Våra experiment: det som vi kan veta genom ”sensorintryck”. Sensorer = artificiella, utvidgade sinnen. Vår kunskap: det som vi kan veta genom sinnesintryck. Experiment Sinnesintryck

6 Paula Eerola 18 oktober Att se... Att ”se” är att det finns en växelverkan mellan objektet och registreringsapparaten Att ”se” är att det finns en växelverkan mellan objektet och registreringsapparaten Växelverkan medlas av en sond, som först snuddar objektet och sedan registreringsapparaten, sensorn. Växelverkan medlas av en sond, som först snuddar objektet och sedan registreringsapparaten, sensorn. Sond: ljus, ”osynlig ljus” (elektromagnetisk strålning på en osynlig våglängd), partiklar, ljud,... Sond: ljus, ”osynlig ljus” (elektromagnetisk strålning på en osynlig våglängd), partiklar, ljud,... Ljus är elektromagnetisk strålning med våglängd mellan 400 och 700 nm (1 nanometer, 1 nm, är miljondels millimeter) Ljus är elektromagnetisk strålning med våglängd mellan 400 och 700 nm (1 nanometer, 1 nm, är miljondels millimeter) Registreringsapparat: öga (+hjärna), kamera, radiomottagare, mikrofon, partikeldetektor,.. Registreringsapparat: öga (+hjärna), kamera, radiomottagare, mikrofon, partikeldetektor,.. Subjektiv: hur vet vi att andra ”ser” som vi? Subjektiv: hur vet vi att andra ”ser” som vi?

7 Paula Eerola 18 oktober OBJEKT: RÖD TRÖJA SOND: LJUS REGISTRERINGSAPPARAT: ÖGA –Seende: ljusspridning från källan via objektet till registreringsapparaten. –”Färg”: reflektion av en viss våglängd. Att se en människa...

8 Paula Eerola 18 oktober

9 Paula Eerola 18 oktober Att se kvarkar? –Seende: Elektronspridning från källan via objektet till registreringsapparaten. –Kvarkernas egenskaper (i likhet med ”färg”) tar man reda på genom att studera den reflekterade elektronens egenskaper. SOND: ELEKTRON OBJEKT: KVARK inom en PROTON REGISTRERINGSAPPARAT: PARTIKELDETEKTOR

10 Paula Eerola 18 oktober Materiens byggstenar Atom Rutherfords experiment 1911: atomer har en liten, laddad kärna. Sond:  - partiklar (He-kärnor). Rutherfords experiment 1911: atomer har en liten, laddad kärna. Sond:  - partiklar (He-kärnor). Chadwick 1932: kärnan innehåller inte bara protoner, men också neutroner. Sond:  - partiklar (He-kärnor). Chadwick 1932: kärnan innehåller inte bara protoner, men också neutroner. Sond:  - partiklar (He-kärnor). Kärna Elektron Blomma Cell Molekyl Proton Neutron

11 Paula Eerola 18 oktober Atom Kvarkar -1/3 +2/3 Taylor, Friedmann, Kendall + group 1969: protoner och neutroner innehåller punkt-lika partiklar, kvarkar. Taylor, Friedmann, Kendall + group 1969: protoner och neutroner innehåller punkt-lika partiklar, kvarkar. Neutron Proton

12 Paula Eerola 18 oktober Experimentet där kvark observerades för första gång utfördes med samma princip som Rutherfords experiment: elektroner sprider sig på ett oväntat sätt när de kolliderar med protoner. Experimentet där kvark observerades för första gång utfördes med samma princip som Rutherfords experiment: elektroner sprider sig på ett oväntat sätt när de kolliderar med protoner. Proton: 3 kvarkar Sond: elektron

13 Paula Eerola 18 oktober Exempel på att se kvarkar: H1 experiment SOND: ELEKTRON OBJEKT: KVARK inom en PROTON REGISTRERINGSAPPARAT: PARTIKELDETEKTOR

14 Paula Eerola 18 oktober Det finns även antikvarkar och gluoner i protoner och neutroner u d u gluon Gluoner håller kvarkar ihop Gluoner håller kvarkar ihop Gluoner kan för en kort stund skapa ett nytt kvark-antikvark par Gluoner kan för en kort stund skapa ett nytt kvark-antikvark par

15 Paula Eerola 18 oktober Vi kan även se sådant som inte finns... Vid moderna partikelexperiment kan vi även se sådant som inte finns i stabil materia, men som har funnits i det tidiga universumet då energin var högre: till exempel tunga kvarkar Vid moderna partikelexperiment kan vi även se sådant som inte finns i stabil materia, men som har funnits i det tidiga universumet då energin var högre: till exempel tunga kvarkar E=mc 2 (Einstein) ger oss möjlighet att skapa nya partiklar från energi E E=mc 2 (Einstein) ger oss möjlighet att skapa nya partiklar från energi E

16 Paula Eerola 18 oktober

17 Paula Eerola 18 oktober och mera vet vi inte Kvarkar och leptoner (elektroner) är materiens minsta beståndsdelar enligt det vad vi vet och som vi kan pröva experimentellt. Kvarkar och leptoner (elektroner) är materiens minsta beståndsdelar enligt det vad vi vet och som vi kan pröva experimentellt.

18 Paula Eerola 18 oktober Det finns hypoteser... Kanske finns det ”strängar” som formar kvarkar, och olika kvarkar är bara olika ”resonanser” av strängar. Kanske finns det ”strängar” som formar kvarkar, och olika kvarkar är bara olika ”resonanser” av strängar. Om strängar finns, är de så små att vi inte har tillräckligt noggranna sonder ännu. Om strängar finns, är de så små att vi inte har tillräckligt noggranna sonder ännu. Dessutom, strängar tillhör ett 11-dimensionellt universum! Dessutom, strängar tillhör ett 11-dimensionellt universum! Därför är direkta experiment osannolika. Därför är direkta experiment osannolika.

19 Paula Eerola 18 oktober Varför skulle vi inte se extra dimensioner? Ett tåg rör sig längs en dimension Ett tåg rör sig längs en dimension Med en myra ser rälsen som 3- dimensionella. Med en myra ser rälsen som 3- dimensionella.

20 Paula Eerola 18 oktober Det är möjligt att för varje punkt i rummet finns det nya, ihopkrökta dimensioner, som vi inte kan observera. Världen skulle se annorlunda ut om vi såg i flera än 3 (4) dimensioner…

21 Paula Eerola 18 oktober Det nästa experimentella steg: Large Hadron Collider,LHC Start 2007 Proton-proton kollisioner 40 miljoner gånger i sekund Proton-proton kollisioner 40 miljoner gånger i sekund på världens högsta energi och på världens högsta energi och med mest tätpackade protonbuntar. med mest tätpackade protonbuntar.

22 Paula Eerola 18 oktober Varför? Först och främst att skapa nya partiklar som inte finns i stabil materia, men som har funnits i det tidiga universumet då energin var högre. Kom ihåg E=mc 2 ! Först och främst att skapa nya partiklar som inte finns i stabil materia, men som har funnits i det tidiga universumet då energin var högre. Kom ihåg E=mc 2 ! Att verifiera (eller kasta) Higgs-teorin – den som förklarar varför allt väger någonting. Att verifiera (eller kasta) Higgs-teorin – den som förklarar varför allt väger någonting. Leta efter universumets mörka materia – kanske nya typer av partiklar, sk supersymmetriska partiklar enligt teorier. Leta efter universumets mörka materia – kanske nya typer av partiklar, sk supersymmetriska partiklar enligt teorier. Varför det finns så lite antimateria í universum? CP- brott, bruten symmetri mellan partiklar och antipartiklar, och höger och vänster. Varför det finns så lite antimateria í universum? CP- brott, bruten symmetri mellan partiklar och antipartiklar, och höger och vänster. Nya dimensioner? Nya dimensioner?

23 Paula Eerola 18 oktober HIGGS Hur kommer vi att ”se” Higgs-partikeln? Visualisering av elektroniska signaler, partikelspår, i en partikeldetektor

24 Paula Eerola 18 oktober Utav spåren kan vi rekonstruera massan av den ursprungliga partikeln som skapades i proton-proton-kollisionen och som föll sönder. Ungefär som vi kan rekonstruera hur mycket resväskan väger genom att väga dess innehåll del per del, om vi inte har en våg där vi kan placera hela väskan. Uppgiften kan vara lätt eller svår beroende på hur mycket backgrund, eller brus, vi har i systemet.

25 Paula Eerola 18 oktober Mörka materia: supersymmetriska partiklar?

26 Paula Eerola 18 oktober Kvantmekanik...vad är realiteten? Hittils har jag försökt att övertyga er att det vi ”vet” om naturen är det som har bevisats experimentellt Hittils har jag försökt att övertyga er att det vi ”vet” om naturen är det som har bevisats experimentellt Inga kontroverser om detta fram till 1920-talet Inga kontroverser om detta fram till 1920-talet Sedan kom kvantmekaniken och ifrågasatte vad kan bevisas egentligen. Sedan kom kvantmekaniken och ifrågasatte vad kan bevisas egentligen.

27 Paula Eerola 18 oktober Kvantmekaniken – 1920-tal – N. Bohr, W. Heisenberg, E. Schrödinger, P. Dirac, W. Pauli,... Kvantmekaniken – 1920-tal – N. Bohr, W. Heisenberg, E. Schrödinger, P. Dirac, W. Pauli,... Allt – partiklar, ljus,... – är egentligen mer eller mindre lokaliserade vågor (beskrivs av vågfunktioner  (x,t)), och allt som kan observeras är sannolikheter (vågfunktioner ”summerade” över alla möjligheter). Allt – partiklar, ljus,... – är egentligen mer eller mindre lokaliserade vågor (beskrivs av vågfunktioner  (x,t)), och allt som kan observeras är sannolikheter (vågfunktioner ”summerade” över alla möjligheter).

28 Paula Eerola 18 oktober Exempel: Sannolikhet P att partikeln som beskrivs av vågfunktionen  (x,t) kan hittas i plats mellan x och dx vid tid t är: P = P(x,t)dx = |  (x,t) | 2 dx Exempel: Sannolikhet P att partikeln som beskrivs av vågfunktionen  (x,t) kan hittas i plats mellan x och dx vid tid t är: P = P(x,t)dx = |  (x,t) | 2 dx Allt kan hända, men det är bara sannolikheten som varierar. Allt kan hända, men det är bara sannolikheten som varierar. T.ex. en människa kan förflytta sig genom ”tunneling” genom en betongvägg, men sannolikheten är så liten att universumets livslängd (och ännu mindre människans historia) räcker inte i långa vägar. T.ex. en människa kan förflytta sig genom ”tunneling” genom en betongvägg, men sannolikheten är så liten att universumets livslängd (och ännu mindre människans historia) räcker inte i långa vägar.

29 Paula Eerola 18 oktober Experimentering förändrar objektet. Vi kan i princip aldrig veta hur verkligheten ser ut ”på riktigt”, utan att någon tittar på. Experimentering förändrar objektet. Vi kan i princip aldrig veta hur verkligheten ser ut ”på riktigt”, utan att någon tittar på. Vi vet ingenting? Låter inte bra... Vi vet ingenting? Låter inte bra... Å andra sidan lär vi oss så småningom att använda kvantmekaniken till vår nytta  väldigt spännande ny forskning inom senaste 20 år Å andra sidan lär vi oss så småningom att använda kvantmekaniken till vår nytta  väldigt spännande ny forskning inom senaste 20 år

30 Paula Eerola 18 oktober Det blir kanske möjligt att skapa kvantdatorer som är oerhört mycket effektivare än vanliga datorer därför att varje bit (0 eller 1) ersätts med en kvantbit, ”qubit”, som är en kombination av två tillstånd. Det blir kanske möjligt att skapa kvantdatorer som är oerhört mycket effektivare än vanliga datorer därför att varje bit (0 eller 1) ersätts med en kvantbit, ”qubit”, som är en kombination av två tillstånd. Här använder vi det att vi ”ingenting vet” till vår fördel: innan vi ”tittar på” en qubit innehåller den alla värden mellan 0 och 1. Här använder vi det att vi ”ingenting vet” till vår fördel: innan vi ”tittar på” en qubit innehåller den alla värden mellan 0 och 1.

31 Paula Eerola 18 oktober Därför blir alla beräkningar oerhört snabbare eftersom qubits innehåller så mycket mera information, och istället för att ”räkna”, kan vi bara ”välja” det rätta svaret. Därför blir alla beräkningar oerhört snabbare eftersom qubits innehåller så mycket mera information, och istället för att ”räkna”, kan vi bara ”välja” det rätta svaret. Ett annat exempel: kvantkommunikation, där vi har två tillstånd som är koherenta så länge som ”ingen tittar på”. Detta möjliggör ”quantum teleporting”, kvantkryptering,...! Ett annat exempel: kvantkommunikation, där vi har två tillstånd som är koherenta så länge som ”ingen tittar på”. Detta möjliggör ”quantum teleporting”, kvantkryptering,...!

32 Paula Eerola 18 oktober Men för att veta mera om kunskapen enligt kvantmekaniken får ni bjuda in en expert, jag är bara en nyfiken experimentell fysiker som tycker att det här är väldigt spännande! Men för att veta mera om kunskapen enligt kvantmekaniken får ni bjuda in en expert, jag är bara en nyfiken experimentell fysiker som tycker att det här är väldigt spännande!

33 Paula Eerola 18 oktober Sammanfattning Fysik är en empirisk vetenskap: det enda vi ”vet” är det som kan bevisas med experiment som kan upprepas Fysik är en empirisk vetenskap: det enda vi ”vet” är det som kan bevisas med experiment som kan upprepas Våra experiment: det som vi kan veta genom ”sensorintryck”. Sensorer = artificiella, utvidgade sinnen. Att ”se” är att det finns en växelverkan mellan objektet och registreringsapparaten Våra experiment: det som vi kan veta genom ”sensorintryck”. Sensorer = artificiella, utvidgade sinnen. Att ”se” är att det finns en växelverkan mellan objektet och registreringsapparaten Det som vi tror att vi vet: materia är gjord av kvarkar och leptoner Det som vi tror att vi vet: materia är gjord av kvarkar och leptoner Nästa steg: att verifiera möjliga teorier: Higgs partikel, supersymmetriska partiklar, strängar,... Nästa steg: att verifiera möjliga teorier: Higgs partikel, supersymmetriska partiklar, strängar,...

34 Paula Eerola 18 oktober Sammanfattning Kvantmekaniken – allt (partiklar, ljus,...) – är egentligen vågor och allt som kan observeras är sannolikheter. Allt kan hända, men det är bara sannolikheten som varierar. Kvantmekaniken – allt (partiklar, ljus,...) – är egentligen vågor och allt som kan observeras är sannolikheter. Allt kan hända, men det är bara sannolikheten som varierar. Experimentering förändrar objektet. Vi vet ingenting? Eller att vi kan skapa kvantdatorer, kvantkommunikation? Experimentering förändrar objektet. Vi vet ingenting? Eller att vi kan skapa kvantdatorer, kvantkommunikation?

35 Paula Eerola 18 oktober Tack!


Ladda ner ppt "Kan man tro på det man inte kan se? Paula Eerola, 046-222 7695 18 oktober 2005...och kan man tro på det."

Liknande presentationer


Google-annonser