De fyra krafterna!! och standardmodellen

De fyra krafterna Elektromagnetiska kraften Starka kraften Gravitationskraften Elektromagnetiska kraften Starka kraften Svaga kraften

Gravitationskraften En attraherande kraft mellan alla massor Gravitationslagen formulerades av Isaac Newton (1642-1727) Förklarar universums utseende, planeters rörelser, varför en sten faller nedåt (tyngdkraften!) (en ganska ”svag” kraft)

Elektromagnetiska kraften Elektriska laddningar påverkar varandra med attraherande eller repellerande krafter t.ex Coulombkrafter enl: Magnetiska föremål påverkar varandra Elektriska laddningar i rörelse påverkar varandra med både elektriska krafter och magnetiska krafter vilket ger att krafterna sammanfattas som elektromagnetiska! Förklarar många vardagliga krafter, t.ex varför vi inte faller genom golvet!!! (en ganska stark kraft)

Starka kraften Kraft som håller ihop atomkärnor. Om den inte fanns så skulle de positiva protonerna inte kunna finnas tätt packade i atomkärnan p.g.a. den repellerande Coulombkraften Har dock väldigt kort räckvidd och har ingen större inverkan på partiklar som inte befinner sig tätt-tätt intill. (en MYCKET stark kraft)

Svaga kraften Behövs för att förklara vissa omvandlingar av partiklar t.e.x när en neutron omvandlas till proton, elektron och en neutrino. p e-  n

Hur förklarar vi växelverkan (krafter) mellan olika objekt ?? Den moderna fysiken förklarar all slags kraftverkan med hjälp av s.k. utbytespartiklar. Enkel princip modell. (bildkälla: ”De fyra krafterna”, Alphonce m.fl, Natur och kultur, 1996)

Växelverkan Förmedlarpartiklar Stark Elektromagnetisk Svag Gravitation Gluon Foton Vektorbosoner Graviton (?)

Datorsimulering atomkärna med ”gluoner” (bildkälla: ”De fyra krafterna”, Alphonce m.fl, Natur och kultur, 1996)

Exempel på växelverkan γ Elektromagnetisk kraft mellan elektroner, förmedlas av foton

Standardmodellen Materiepartiklar Kvarkar ( 6 st) (bygger upp hadroner) Leptoner (6 st) (elementarpartiklar) Förmedlarpartiklar Gluon (masslös) W+,W-,Z0 (80-91GeV) Foton (masslös) Graviton? (masslös)

Materiepartiklar Det finns hundratals olika hadroner som är uppbyggda av kvarkar, ”viktigast” är protonen och neutronen. ”Viktigaste” leptoner är elektronen och neutrinon. Alla partiklar har dessutom sina antipartiklar, t.ex. positron, antiproton Bildar tillsammans 3 familjer.

Familj 1 Familj 3 Familj 2 u e d t  b  c  s  Kvarkar up, down, charm, strange, top, beauty Leptoner neutrino, elektron, myon-neutrino, myon, tau-neutrino, tauonen Familj 1 bygger upp den materia som finns runt oss. vid Big-bang var dock alla familjer lika viktiga.

Exempel på partikelsammansättning u d Neutron u = +2/3 e d = -1/3 e

Kvarkbild av växelverkan w d ν e u n p Betasönderfall: förmedlas av vektorboson, W

Återstående frågor Higgspartikeln Gravitonen/gravitationsvågor Supersträngar Fler rumsdimensioner Mörk materia m.m. m.m