RUTHERFORD-OVO OTKRIĆE
ATOMSKOG JEZGRA
LEGAT FUNDAMENTALNE FIZIKE
Tristan Hübsch
Howard University, Washington DC
Departman za Fiziku, PMF, Novi Sad
http://homepage.mac.com/thubsch/
Sunday, May 15, 2011
RUTHERFORD-OVO OTKRIĆE
ATOMSKOG JEZGRA
JEZGRO FUNDAMENTALNE FIZIKE
Tristan Hübsch
Howard University, Washington DC
Departman za Fiziku, PMF, Novi Sad
http://homepage.mac.com/thubsch/
Sunday, May 15, 2011
Ukratko:
?
a
j
i
t
u
k
a
n
i
r
o
d
n
a
P
Rutherford-ovo otkriće
Prvo: e– & model “pudinga sa groždjicama”
Test: !++-zračenjem i Rutherford-ova formula
Planetarni model atoma …i kvantna fizika
Sudarni eksperimenti
Jezgra imaju strukturu; sazdana su od nukleona
Nukleoni imaju strukturu, sazdani su od kvarkova
Kvarkovi i leptoni nemaju strukturu , koliko se zasada zna.
I, šta sad?
Teorijski razvoj daleko ispred eksperimenata
Čekajući eksperimenti nisu potpuno komplementarni
Nove ideje?
3
Sunday, May 15, 2011
Pre 1909:
Dva i po milenijuma atoma: Demokrit i Leukip, …
1897. je Joseph J. Thomson otkrio da su
katodni zraci = snopovi elektrona,
koji su ~2 000 puta lakši od najlakšeg atoma.
Atom je neutralan i veličine ~1 Å.
~1 Å
+
e–
e–
≪1Å
e–
e–
e–
4
Sunday, May 15, 2011
+
e–
e–
sa
g
n
”
i
a
d
u
“p djicam
ž
o
r
g
1909–1911:
Ernest Rutherford (+ Hans Geiger i Ernest Marsden)
primerni eksperiment
+
e–
e–
e–
e–
e–
e–
e–
Sunday, May 15, 2011
+
e–
e–
e–
5
e–
e–
1909–1911:
Ernest Rutherford (+ Hans Geiger i Ernest Marsden)
primerni eksperiment
matematička analiza
planetarni model
+
e–
e–
}
?
e–
e–
e–
e–
Sunday, May 15, 2011
legat za fiziku XX veka
5
1911:
Rutherford:
dσ
=
dΩ
� e2 /4π� �2
0
2
2mα v0
6
Sunday, May 15, 2011
1
4
sin (θ/2)
400
1911:
4
3
300
2
Rutherford:
dσ
=
dΩ
� e2 /4π� �2
0
2mα v02
1
sin4 (θ/2)
predvidja da:
200
1
2.0
2.5
3.0
4.0
4.5
100
0
1
2
3
ogromna većina !-čestica
prodje neometano
4
5
6
–
–
mali broj !-čestica malo
skrene s pravca
vrlo, vrlo mali broj !-čestica
se odbije “ravno unazad”.
6
Sunday, May 15, 2011
3.5
+
++
–
–
–
–
400
1911:
4
3
300
2
Rutherford:
dσ
=
dΩ
� e2 /4π� �2
0
2mα v02
1
sin4 (θ/2)
predvidja da:
200
1
2.0
3.0
3.5
4.0
4.5
100
0
1
ogromna većina !-čestica
prodje neometano
mali broj !-čestica malo
skrene s pravca
vrlo, vrlo mali broj !-čestica
se odbije “ravno unazad”.
6
Sunday, May 15, 2011
2.5
2
3
4
5
6
Planetarni model
–
–
+
+
+
–
–
–
–
1911:
Rutherford-ov planetarni model atoma
je otvorio Pandorinu kutiju novih pitanja.
“…stabilnost [modela] atoma zasada ne treba razmatrati…”
!"#$%&'('$)*+,*$-.*%$+/*01+0+#.2*3..2*3+$*&.*4+3#'2.1.2*%$*$-'#*#$%5."6
Niels Bohr
maj 1911, doktorat
Planetarni model
6 meseci kod Thomson-a,
–
mart 1912 kod Rutherford-a,
–
…ugaoni momenat je
+
+
+
celobrojni umnožak ഞ …
–
–
Kvantna fizika (Planck, Einstein,
–
Bohr, Compton, Heisenberg, Schrödinger…)
–
7
Sunday, May 15, 2011
MEDJUTIM,
TO NIJE SVE!
Konceptualni pomak u razumevanju
Legat u načinu eksperimentisanja
Sunday, May 15, 2011
Deljivost i struktura atoma
e:
Nedeljivost ne implicira otsustvo (sub)strukturu:
Vodonikov atom:
e–
p+
Jonizacija
e–
p+
9
Sunday, May 15, 2011
Deljivost i struktura atoma
e:
Nedeljivost ne implicira otsustvo (sub)strukturu:
Vodonikov atom:
e–
Stoga, sasvim
doslovno,
Vodonikov atom
nije nikada
potpuno podeljen.
p+
Jonizacija
p+
Rekombinacija
(“sami od sebe”)
9
Sunday, May 15, 2011
e–
Uprkos tome,
očigledno
je da ima
(sub)strukturu.
Deljivost i struktura materije
Nedeljivost ne implicira otsustvo (sub)strukture:
Atomska jezgra:
p+
n0
Opet, postoji
(sub)struktura.
Proton, neutron:
Opet, postoji
(sub)struktura.
kvarkovi
10
Sunday, May 15, 2011
(Bez obzira na to
što kvarkove
nije moguće
izdvojiti!)
Deljivost i struktura materije
1
1
20
Fundamentalna
fizika elementarnih
čestica…
ˇcestica; v. (0.46a)
Tablica 0.3: Sadrˇzaj Standardnog
Modela fizike elementarnih
Supstancija
Gen. Leptoni
1.
2.
3.
νe
νµ
ντ
e−
µ−
τ−
Interakcije
(spin-1/2 fermioni)
Kvarkovi
u
c
t
d
s
b
(bozoni)
��elektromagnetne�
γ
interakcije (spin-1)
±
0
W ,Z
slabe nuklearne
gluoni
jake nuklearne interakcije
(spin-1)
δgµν
gravitacija
(spin-2)
Higgs-ov bozon (spin-0): daje masu ˇcesticama sa kojima interaguje
…opisuje svu supstanciju (opipljivu materiju)
i sve njene fundamentalne interakcije
…u skladu sa svim do danas izvršenim
eksperimentima. (Osim što Higgs-ovu česticu još tražimo…)
11
Sunday, May 15, 2011
…i eksperimenti
Rutherford-ovski sudarni procesi!
12
Sunday, May 15, 2011
e
v
s
vo eka
o
t
o
v
g
X
a
X
z
r
te
o
n
z
e
U
im
r
e
p
s
k
e
…i eksperimenti
Rutherford-ovski sudarni procesi!
12
Sunday, May 15, 2011
e
v
s
vo eka
o
t
o
v
g
X
a
X
z
r
te
o
n
z
e
U
im
r
e
p
s
k
e
…i eksperimenti
Rutherford-ovski sudarni procesi!
12
Sunday, May 15, 2011
e
v
s
vo eka
o
t
o
v
g
X
a
X
z
r
te
o
n
z
e
U
im
r
e
p
s
k
e
…i eksperimenti
Rutherford-ovski sudarni procesi!
12
Sunday, May 15, 2011
e
v
s
vo eka
o
t
o
v
g
X
a
X
z
r
te
o
n
z
e
U
im
r
e
p
s
k
e
•CERN je
•multi-nacionalna
•multi-kulturna
•multi-socijalna
•multi-politička
•multi-finansijska
•složena struktura
•Vrlo, vrlo, vrlo
•…skupa.
•Predodredjena.
…i eksperimenti
Još i “eksperimenti čekanja”
Načičkamo zapostavljeni rudnik detektorima…
…napunimo ga vodom (pošto je jeftina)…
…i čekamo.
Što više vremena prodje a proces se ne registruje,
to je manja verovatnoća da se taj proces uopšte i može dogoditi.
Potreban je radikalno nov tip eksperimenata
komplementaran “eksperimentima čekanja”
a manje kompleksan od ogromnih postrojenja kao CERN
Na mladima svet ostaje!
13
Sunday, May 15, 2011
Don't Panic !
HVALA
NA PAŽNJI
Do vidjenja, i virtuelno, na adresi:
http://homepage.mac.com/thubsch/
Sunday, May 15, 2011
Download

Rutherford-ovo otkriće atomskog jezgra