Wszechświat cząstek elementarnych dla humanistów

Lista przykładowych pytań do wykładu

• Jakiego zjawiska nie potrafiono opisać pod koniec XIX wieku
• Pierwszą odkrytą cząstką subatomową był...
• Jeden gigawat (GW) to ile watów?
• Jeden femtometr to jaka część metra?
• Rozmiary atomów są rzędu...
• Ile wynosi prędkość światła?
• Jaka wielkość jest uniwersalna w teorii Einsteina?

• Jakie zjawisko wytłumaczył Einstein wprowadzając pojęcie fotonu?
• Której barwie światła odpowiadają fotony o najwyższej energii?
• Kto odkrył promieniotwórczość naturalną (1896)?
• Jakie cząstki emitowane są w promieniowaniu β ?
• Na czym rozpraszane były cząstki α doświadczeniu Rutherforda?
• O istnieniu jakiego obiektu świadczył wynik doświadczenia Rutherforda?
• Co opisuje równianie Schrödingera?
• Jak zmienia się jonizacja powietrza wraz ze wzrostem wysokości nad powierzchnią Ziemi?
• Jaka była pierwsza cząstka odkryta w promieniowaniu kosmicznym?

• Jakie pole może wykorzystujemy do przyspieszania cząstek naładowanych?
• Jakie pole pozwala zmienić kierunek ruchu cząstki naładowanej bez zmiany jej energii?
• Jakie cząstki możemy przyspieszać w akceleratorach?
• Ile wynosi masa protonu wyrażona w elektronowoltach (około)?
• Jak nazywał się pierwszy typ akceleratora kołowego?
• Z jakich elementów zbudowany jest pierścień akceleratora kołowego?
• Jaki jest obwód największego zbudowanego do tej pory akceleratora?
• Jakie cząstki i do jakiej energii przyspiesza akcelerator LHC?
• Co ogranicza energie do jakich przyspieszone mogą być cząstki w akceleratorach kołowych?

• Czy możemy zmierzyć tor lotu cząstki naładowanej w próżni?
• Jaki proces jest najczęściej wykorzystywany do detekcji cząstek?
• Jaką metodą detekcji cząstek odkryto promieniotwórczość naturalną (H.Becquerel, 1896)?
• W jaki sposób w komorze pęcherzykowej powstaje ślad przechodzącej cząstki naładowanej?
• Na czym polega pomiar jonizacji w detektorach gazowych i półprzewodnikowych?
• Dlaczego wprowadzenie komór wielodrutowych stanowiło przełom w fizyce cząstek?
• Jaka jest główna zaleta pikselowych detektorów półprzewodnikowych?
• Jaki detektor najlepiej użyć do zliczania pojedynczych fotonów światła?
• Jaki jest warunek emisji promieniowania Czerenkowa przez cząstkę naładowaną?
• Gdzie zbudowany został detektor Super-Kamiokande?
• Oddziaływania jakich cząstek rejestrujemy w detektorze Super-Kamiokande?

• Ile wynosi (w przybliżeniu) masa protonu?
• Jaka jest najcięższa znana cząstka?
• Co to jest produkcja rezonansowa?
• Jaki jest warunek konieczny, żeby mógł zajść rozpad a → b + c ?
• Jakie są dwie najbardziej trwałe cząstki elementarne?
• Jakie jest prawdopodobieństwo, że cząstka rozpadnie się po czasie dłuższym niż jej średni czas życia?
• Cząstka ma średni czas życia równy 1s. Po jakim czasie na pewno się rozpadnie?
• Czy mion rozpada się szybko, czy wolno? (w porównaniu do innych cząstek)
• Z jakich kwarków składa się proton?
• Jakie są najbardziej fundamentalnymi składnikami materii?
• Co to są hadrony?
• Co można "zobaczyć" rozpraszając wysokoenergetyczne elektrony na protonach?
• Ile jest możliwych stanów kolorowych kwarku?
• Co to jest asymptotyczna swoboda?
• Na czym polega uwięzienie kwarków?

• Jakie znasz nośniki oddziaływań?
• Jak nazywamy "ładunek" związany z oddziaływaniami silnymi?
• Ile wynosi liczba barionowa dla elektronu?
• Ile wynosi liczba taonowa antyneutrina mionowego?
• Do wyjaśnienia jakiego zjawiska konieczne było wprowadzenie neutrina?
• Jakim oddziaływaniom podlega neutrino?
• Zapisz reakcję rozpadu neutronu.
• Jak dzielimy cząstki za względu na ich spin?
• Jaki jest ładunek elektryczny neutrina elektronowego?
• Kiedy mówimy, że poruszający się elektron jest lewoskrętny?
• Jak w teorii Fermiego wyjaśnione były długie czasy życia dla rozpadów słabych?
• Co to jest transformacja parzystości?
• Istnienie jakich cząstek przewidywał model Weinberg'a-Salam'a?
• W jakim oddziaływaniu może zmienić się rodzaj (zapach) cząstki?
• Z jaką cząstką oddziaływania słabe sprzęgają kwark s?
• Które ze znanych oddziaływań fundamentalnych nie zachowuje parzystości?
• Jakie oddziaływania są odpowiedzialne za produkcję deuteru w Słońcu?

• Co to jest cząstka na powłoce masy?
• Co to jest cząstka wirtualna?
• W jakim oddziaływaniu może zmieniać się zapach fermionu?
• Na czym polega rozpad beta neutronu na poziomie fundamentalnym?
• Wypisz jeden procesy skrzyżowany do procesu rozproszenia e⁺e^-→μ⁺μ^-
• Na jakiego koloru kwarki rozpada się gluon zielono-antyczerwony?
• Kwark niebieski promieniuje gluon niebiesko-antyzielony w elementarnym procesie q → g q i zmienia kolor. Na jaki?
• Uszereguj od najmniejszej do największej stałe sprzężenia oddziaływań podstawowych: α_s, α_w, α_em.
• Jak zależy od stałej struktury subtelnej α_em prawdopodobienstwo reakcji e⁺e^-→μ⁺μ^- (w wiodącym rzędzie rachunku)?

• Ile wynosi stała struktury subtelnej dla skali Q²→0 , ile dla Q²=M_Z²?
• Czy ze wzrostem energii (wartości przekazu czteopędu) dwa elektrony oddziałują silniej czy słabiej?
• Z jakiej symetrii wynika zasada zachowania energii?
• Jaka zasada zachowania wynika z niezmienniczości praw fizyki względem przesunięcia w przestrzeni?
• Podaj przykład spontanicznego łamania symetrii z życia codziennego?
• Ile grup symetrii zakłada konstrukcja Modelu Standardowego?
• Jaka jest rola bozonu Higgsa w Modelu Standardowym?
• W jaki sposób wprowadzamy masy cząstek fundamentalnych w Modelu Standardowym?

• W jakim detekorze możemy zmierzyć energię cząstki neutralnej?
• Wymień elementy składowe współczesnego detektora uniwersalnego przy kolajderach?
• Jaki element detektora uniwersalnego znajduje się naogół najbliżej punktu przecięcia wiązek?
• Na jakiej podstawie możemy wyznaczyć pęd cząstki naładowanej w detektorze śladowym?
• W jakim elemencie detektora uniwersalnego możemy zmierzyć energie fotonów?
• Jaki element detektora uniwersalnego położony jest najdalej od punktu zderzenia wiązek?
• Co to są strugi (ang. jety) cząstek?
• Na jakiej podstawie możemy wnioskować, że w zderzeniu cząstek w kolajderze powstało neutrino?
• Do czego w detektorach przy kolajderach cząstek potrzebne są układy wyzwalania?
• Jak nazywa się system informatyczny rozwinięty do przechowywania i analizy danych LHC?
• Co mamy na myśli mówiąc, że jakiś wynik pochodzi z Monte Carlo?

• Istnienie jakich cząstek przewidywał model Weinberg'a-Salam'a?
• Gdzie i kiedy odkryto bozony W i Z?
• W jakim procesie zaobserwowano po raz pierwszy produkcję bozonu Z?
• Przy jakim akceleratorze badano rezonansową produkcje boznu Z?
• Gdzie i kiedy odkryto kwark t ?
• Jaka jest masa kwarku t?
• W jakich kanałach rozpadu najłatwiej zaobserwować bozon Higgsa w LHC?
• Gdzie i kiedy odkryto cząstkę Higgsa?
• Jaka jest masa bozonu Higgsa?
• Od czego zależy sprzężenie bozonu Higgsa do innych cząstek?
• Kiedy planowane jest zakończenie eksperymentów przy LHC?
• Jaka jest docelowo energia dostępna w zderzeniach wiązek w LHC?

• W jakich oddziaływaniach obserwujemy mieszanie kwarków?
• Jak nazywamy parametr opisujący mieszanie kwarków pierwszych dwóch generacji?
• Do wyjaśnienia jakiego zjawiska konieczne było wprowadzenie neutrina?
• Wymień źródła neutrin badanych we współczesnych eksperymentach.
• Jakie neutrina (z jakiego źródła) zostały zaobserwowane jako pierwsze?
• Jaka jest szansa, że neutrino ze Słońca przeleci przez Ziemię?
• Jakie neutrina emituje Słońce? A jakie docierają do Ziemi?
• Na jakiej podstawie eksperyment Super-Kamiokande identyfikował neutrina słoneczne?
• Jakiego rzędu masy neutrin są potrzebne do wyjaśnienia oscylacji?
• Jaka jest szansa, że neutrino elektronowe ze Słońca zostanie zidentyfikowane jako elektronowe na Ziemi?

• Jak opisywane są oddziaływania grawitacyjne w Ogólnej Teorii Względności?
• Jak materia we Wszechświecie wpływa na bieg promieni światła?
• Jak porusza się względem nas odległa galaktyka, jeśli jej światło jest bardziej niebieskie niż podobnych galaktyk spoczywających względem nas?
• Co mówi prawo Hubbla?
• Jakie cząstki wypełniały Wszechświat tuż po Wielkim Wybuchu?
• Ile lat po Wielkim Wybuchu powstały atomy?
• Na jakiej podstawie wnioskujemy o obecności ciemnej materii we Wszechświecie?
• Jaką część gęstości Wszechświata stanowi ciemna materia?
• Jaką część gęstości Wszechświata stanowią atomy?
• Jakich obserwacji nie tłumaczy Model Standardowy?
• Jakie oddziaływania unifikują teorie wielkiej unifikacji?
• Jakie przewidywanie modelu SU(5) wielkie unifikacji doprowadziło do jego odrzucenia?
• Jakie jest podstawowe założenie supersymetrii?
• Jak nazywają się supersymetryczni partnerzy kwarków?
• Ile cząstek supersymetrycznych zaobserwowano dotychczas w LHC?
• Czy istnieją teorie zakładające różną od 4 liczbę wymiarów czasoprzestrzeni?
• Dlaczego dodatkowe wymiary przestrzenne mogłyby pozostać dla nas niewidoczne?

• Kto stworzył teorię przewidującą istnienie fal grawitacyjnych?
• Co może być źródłem fal grawitacyjnych?
• Z jaką prędkością rozchodzą się fale grawitacyjne?
• Jaką metodą staramy się mierzyć fale grawitacyjne?
• Jak nazywają się dwa główne eksperymenty mierzące fale grawitacyjne?
• Jakie są rozmiary interferometrów służących do pomiaru fal grawitacyjnych?
• Jakie było (najprawdopodobniej) źródło pierwszego, zaobserwowanego we wrześniu 2015 roku impulsu fal grawitacyjnych?
• Ile przypadków detekcji fal grawitacyjnych zaobserwowano do tej pory?