Vad är massa?

Hur mycket betyder Higgs partikeln?

MASSOR!

Leif Lönnblad

Institutionen för Astronomi och teoretisk fysik Lunds Universitet

S:t Petri, 12.09.05

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

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Vad är massa?

Higgs 3 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Vad är massa?

F = mg

Higgs 3 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Massa är energi!

E = mc ²

Higgs 4 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Energi är massa!

m = _c ^E

= m ₀ + ^E _c

+ ^E _c

+ ^E _c

Notera att c²≈9·10¹⁶m²/s²

Higgs 5 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Energi är massa!

m = _c ^E

= m ₀ + ^E _c

+ ^E _c

+ ^E _c

Notera att c²≈9·10¹⁶m²/s²

Higgs 5 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Energi är massa!

m = _c ^E

= m ₀ + ^E _c

+ ^E _c

+ ^E _c

Notera att c²≈9·10¹⁶m²/s²

Higgs 5 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

http://htwins.net/scale2/

Higgs 6 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Vad studerar en partikelfysiker?

◮ De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner(10⁻¹⁸m)

◮ . . . som bygger upp atomkärnor(10⁻¹⁵m)

◮ . . . som med elektroner bygger upp atomer(10⁻¹⁰ m)

◮ . . . som bygger upp molekyler(10⁻⁹m)

◮ . . . som bygger upp celler(10⁻⁵m)

◮ . . . som bygger upp oss. (1 m)

Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Vad studerar en partikelfysiker?

◮ De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner(10⁻¹⁸m)

◮ . . . som bygger upp atomkärnor(10⁻¹⁵m)

◮ . . . som med elektroner bygger upp atomer(10⁻¹⁰ m)

◮ . . . som bygger upp molekyler(10⁻⁹m)

◮ . . . som bygger upp celler(10⁻⁵m)

◮ . . . som bygger upp oss. (1 m)

Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Vad studerar en partikelfysiker?

◮ De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner(10⁻¹⁸m)

◮ . . . som bygger upp atomkärnor(10⁻¹⁵m)

◮ . . . som med elektroner bygger upp atomer(10⁻¹⁰ m)

◮ . . . som bygger upp molekyler(10⁻⁹m)

◮ . . . som bygger upp celler(10⁻⁵m)

◮ . . . som bygger upp oss. (1 m)

Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Vad studerar en partikelfysiker?

◮ De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner(10⁻¹⁸m)

◮ . . . som bygger upp atomkärnor(10⁻¹⁵m)

◮ . . . som med elektroner bygger upp atomer(10⁻¹⁰ m)

◮ . . . som bygger upp molekyler(10⁻⁹m)

◮ . . . som bygger upp celler(10⁻⁵m)

◮ . . . som bygger upp oss. (1 m)

Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Vad studerar en partikelfysiker?

◮ De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner(10⁻¹⁸m)

◮ . . . som bygger upp atomkärnor(10⁻¹⁵m)

◮ . . . som med elektroner bygger upp atomer(10⁻¹⁰ m)

◮ . . . som bygger upp molekyler(10⁻⁹m)

◮ . . . som bygger upp celler(10⁻⁵m)

◮ . . . som bygger upp oss. (1 m)

Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Vad studerar en partikelfysiker?

◮ De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner(10⁻¹⁸m)

◮ . . . som bygger upp atomkärnor(10⁻¹⁵m)

◮ . . . som med elektroner bygger upp atomer(10⁻¹⁰ m)

◮ . . . som bygger upp molekyler(10⁻⁹m)

◮ . . . som bygger upp celler(10⁻⁵m)

◮ . . . som bygger upp oss. (1 m)

Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Vad studerar en partikelfysiker?

◮ De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner(10⁻¹⁸m)

◮ . . . som bygger upp atomkärnor(10⁻¹⁵m)

◮ . . . som med elektroner bygger upp atomer(10⁻¹⁰ m)

◮ . . . som bygger upp molekyler(10⁻⁹m)

◮ . . . som bygger upp celler(10⁻⁵m)

◮ . . . som bygger upp oss. (1 m)

Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Vad studerar en partikelfysiker?

◮ De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner(10⁻¹⁸m)

◮ . . . som bygger upp atomkärnor(10⁻¹⁵m)

◮ . . . som med elektroner bygger upp atomer(10⁻¹⁰ m)

◮ . . . som bygger upp molekyler(10⁻⁹m)

◮ . . . som bygger upp celler (10⁻⁵m)

◮ . . . som bygger upp oss. (1 m)

Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Vad studerar en partikelfysiker?

◮ De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner(10⁻¹⁸m)

◮ . . . som bygger upp atomkärnor(10⁻¹⁵m)

◮ . . . som med elektroner bygger upp atomer(10⁻¹⁰ m)

◮ . . . som bygger upp molekyler (10⁻⁹m)

◮ . . . som bygger upp celler (10⁻⁵m)

◮ . . . som bygger upp oss. (1 m)

Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Vad studerar en partikelfysiker?

◮ De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner(10⁻¹⁸m)

◮ . . . som bygger upp atomkärnor(10⁻¹⁵m)

◮ . . . som med elektroner bygger upp atomer (10⁻¹⁰ m)

◮ . . . som bygger upp molekyler (10⁻⁹m)

◮ . . . som bygger upp celler (10⁻⁵m)

◮ . . . som bygger upp oss. (1 m)

Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Vad studerar en partikelfysiker?

◮ De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner(10⁻¹⁸m)

◮ . . . som bygger upp atomkärnor (10⁻¹⁵m)

◮ . . . som med elektroner bygger upp atomer (10⁻¹⁰ m)

◮ . . . som bygger upp molekyler (10⁻⁹m)

◮ . . . som bygger upp celler (10⁻⁵m)

◮ . . . som bygger upp oss. (1 m)

Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Vad studerar en partikelfysiker?

◮ De partiklar (kvarkar och gluoner) som bygger upp protoner och neutroner (10⁻¹⁸m)

◮ . . . som bygger upp atomkärnor (10⁻¹⁵m)

◮ . . . som med elektroner bygger upp atomer (10⁻¹⁰ m)

◮ . . . som bygger upp molekyler (10⁻⁹m)

◮ . . . som bygger upp celler (10⁻⁵m)

◮ . . . som bygger upp oss. (1 m)

Higgs 7 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

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

m_u ∼10 MeV

1 eV≈1.6·10⁻¹⁹ J

Higgs 8 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

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

m_u ∼10 MeV

1 eV≈1.6·10⁻¹⁹ J

Higgs 8 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

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

m_u ∼10 MeV

1 eV≈1.6·10⁻¹⁹ J

Higgs 8 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

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

m_u ∼10 MeV

1 eV≈1.6·10⁻¹⁹ J

Higgs 8 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Gravitationen

Enligt Newton:

F = mg=GmM r² F = ma

Enligt Einstein:

G_µν+g_µνΛ = 8πG c⁴ T_µν Den Allmänna relativitetsteorin

Higgs 9 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Gravitationen

Enligt Newton:

F = mg=GmM r² F = ma

Enligt Einstein:

G_µν+g_µνΛ = 8πG c⁴ T_µν Den Allmänna relativitetsteorin

Higgs 9 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Gravitationen

Enligt Newton:

F = mg=GmM r² F = ma

Enligt Einstein:

G_µν+g_µνΛ = 8πG c⁴ T_µν Den Allmänna relativitetsteorin

Higgs 9 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Elektromagnetism

Elektricitet:

F ∝αq₁q₂ r² Elektromagnetism enligt Maxwell:

∇ ¯E =0, ∇ × ¯E = −δ ¯B δt

∇ ¯B=0, ∇ × ¯B= 1 c²

δ ¯E δt

Elektro-svag växelverkan:

L_EW= −1

4W_a^µνW_µν^a − 1

4B^µνB_µν +Q_iiD/Q_i+L_iiD/L_i

Higgs 10 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Elektromagnetism

Elektricitet:

F ∝αq₁q₂ r² Elektromagnetism enligt Maxwell:

∇ ¯E =0, ∇ × ¯E = −δ ¯B δt

∇ ¯B=0, ∇ × ¯B= 1 c²

δ ¯E δt

Elektro-svag växelverkan:

L_EW= −1

4W_a^µνW_µν^a − 1

4B^µνB_µν +Q_iiD/Q_i+L_iiD/L_i

Higgs 10 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Elektromagnetism

Elektricitet:

F ∝αq₁q₂ r² Elektromagnetism enligt Maxwell:

∇ ¯E =0, ∇ × ¯E = −δ ¯B δt

∇ ¯B=0, ∇ × ¯B= 1 c²

δ ¯E δt

Elektro-svag växelverkan:

L_EW= −1

4W_a^µνW_µν^a − 1

4B^µνB_µν +Q_iiD/Q_i+L_iiD/L_i

Higgs 10 Leif Lönnblad Lund University

Vad är massa?

Partikelfysik ˇStandardmodellen

Den starka kärnkraften

Quantum Chromo-Dynamics:

L_QCD= ¯U(δµ−ig_sG^a_µT^a)γ^µU+ ¯D(δµ−ig_sG_µ^aT^a)γ^µD

Higgs 11 Leif Lönnblad Lund University

ˆ Partikelfysik Standardmodellen ˇCERN

Standardmodellen för partikelfysik

Kvarkar Leptoner d d ¯ u u ¯ e

e

ν

ν ¯

s s ¯ c c ¯ µ

µ

ν

ν ¯

b b ¯ t ¯ t τ

τ

ν

ν ¯

Krafter

γ Z

W

g

Higgs 12 Leif Lönnblad Lund University

ˆ Partikelfysik Standardmodellen ˇCERN

Standardmodellen för partikelfysik

Kvarkar Leptoner d d ¯ u u ¯ e

e

ν

ν ¯

s s ¯ c c ¯ µ

µ

ν

ν ¯

b b ¯ t ¯ t τ

τ

ν

ν ¯

Krafter

γ Z

W

g

Higgs 12 Leif Lönnblad Lund University

ˆ Partikelfysik Standardmodellen ˇCERN

Standardmodellen för partikelfysik

Kvarkar Leptoner d d ¯ u u ¯ e

e

ν

ν ¯

s s ¯ c c ¯ µ

µ

ν

ν ¯

b b ¯ t ¯ t τ

τ

ν

ν ¯

Krafter

γ Z

W

g

Higgs 12 Leif Lönnblad Lund University

ˆ Partikelfysik Standardmodellen ˇCERN

Standardmodellen för partikelfysik

Kvarkar Leptoner d d ¯ u u e ¯

e

ν

ν ¯

s s ¯ c c ¯ µ

µ

ν

ν ¯

b b ¯ t ¯ t τ

τ

ν

ν ¯

Krafter

γ Z

W

g

Higgs 12 Leif Lönnblad Lund University

ˆ Partikelfysik Standardmodellen ˇCERN

Standardmodellen för partikelfysik

Kvarkar Leptoner d d ¯ u u e ¯

e

ν

ν ¯

s s ¯ c c ¯ µ

µ

ν

ν ¯

b b ¯ t ¯ t τ

τ

ν

ν ¯

Krafter

γ Z

W

g

Higgs 12 Leif Lönnblad Lund University

ˆ Partikelfysik Standardmodellen ˇCERN

Peter Higgs

Higgs 13 Leif Lönnblad Lund University

ˆ Partikelfysik Standardmodellen ˇCERN

Peter Higgs

L_H = −1

2[(δµ−iW_µ^at^a−iBµ)φ]²−µ²

2 φ^⋆φ −λ 4(φ^⋆φ)²

Higgs 13 Leif Lönnblad Lund University

ˆ Partikelfysik Standardmodellen ˇCERN

Higgs 14 Leif Lönnblad Lund University

ˆ Partikelfysik Standardmodellen ˇCERN

Higgs 14 Leif Lönnblad Lund University

ˆ Partikelfysik Standardmodellen ˇCERN

→ ←

Higgs 14 Leif Lönnblad Lund University

ˆ Partikelfysik Standardmodellen ˇCERN

→ ←

Higgs 14 Leif Lönnblad Lund University

ˆ Standardmodellen CERN

Bortom Standardmodellen

CERN

Higgs 15 Leif Lönnblad Lund University

ˆ Standardmodellen CERN

Bortom Standardmodellen

LHC

Higgs 16 Leif Lönnblad Lund University

ˆ Standardmodellen CERN

Bortom Standardmodellen

ATLAS

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

Higgs 20 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 21 Leif Lönnblad Lund University

ˆ Standardmodellen CERN

Bortom Standardmodellen

Higgs 22 Leif Lönnblad Lund University

ˆ Standardmodellen CERN

Bortom Standardmodellen

Higgs 23 Leif Lönnblad Lund University

ˆ Standardmodellen CERN

Bortom Standardmodellen

REA! Nu endast 20 000 000 000 kr!

Higgs 23 Leif Lönnblad Lund University