TS Lý Anh TúCác hạt sơ cấp Chúng ta biết gì về vật chất? Các nhà triết học cổ Hy Lạp cho rằng vũ trụ được cấu thành từ những phần tử nhỏ bé không thể "cắt nhỏ" được nữa mà họ gọi là nguyên tử Hơn 2000[.]
Trang 1Chúng ta biết gì về vật chất?
-Các nhà triết học cổ Hy Lạp cho rằng vũ trụ được cấu thành từ
những phần tử nhỏ bé không thể "cắt nhỏ" được nữa mà họ gọi là
nguyên tử
-Hơn 2000 năm sau, chúng ta vẫn còn tin rằng điều đó là đúng,
mặc dù bản chất của những viên gạch cơ bản nhất đó cũng đã
tiến hóa rất nhiều
-Vào những năm 1930, những công trình tập thể của Joseph John
Thomson, Ernest Rutherford, Niels Bohr và James Chadwick đã
cho ra đời một mô hình nguyên tử giống như hệ mặt trời
-"mẫu hành tinh“ nguyên tử không phải là thành phần sơ cấp
nhất của vật chất mà là được tạo thành từ một hạt nhân chứa
proton và neutron với đám mây electron bao quanh
Trang 2-1968, những thí nghiệm được tiến hành trên máy gia tốc tuyến tính
ở Standford, Hoa Kỳ, đã cho thấy rằng các proton và neutron cũng không phải là các hạt cơ bản nhất, chúng lại được cấu tạo bởi ba
hạt nhỏ hơn, đó là các hạt quark.
-Thực nghiệm cũng khẳng định sự tồn tại của hai loại quark:quark u (up) và quark d (down) Proton được tạo bởi hai quark u và một quark d còn
neutron bởi hai quark d và một quark u
Trang 3-Tất cả mọi vật mà bạn thấy trong thế giới ở mặt đất cũng như trên
trời đều được tạo từ tổ hợp các electron, các quark u và các
quark d
-Vào giữa những năm 1950 bằng thực nghiệm xác thực cho loại hạt
cơ bản thứ tư gọi là hạt nơtrinô (neutrino) rất khó phát hiện vì
chúng rất hiếm khi tương tác với các hạt vật chất khác: Một neutrino
có năng lượng trung bình có thể đi qua một tấm chì dày hàng ngàn
kilômét mà chuyển động của nó không mảy may chịu một ảnh
hưởng nào
-Một hạt cơ bản khác có tên là mêzôn (muon) đã được phát hiện
vào cuối những năm 30 bởi các nhà vật lý nghiên cứu tia Vũ trụ (đó
là những trận mưa hạt tới từ không gian Vũ trụ thường xuyên tới
bắn phá Trái Đất) Muon rất giống electron chỉ có điều khối lượng
của nó lớn hơn cỡ 200 lần
Trang 4
-Nhờ những công nghệ ngày càng tân tiến hơn tiếp tục bắn phá
các khối vật chất với năng lượng ngày càng cao hơn Phát hiện
thêm 4 hạt quark mới, đó là quark c (charm), quark s (strange),
quark b (bottom), quark t (top) và hạt họ hàng thứ hai của
electron có tên là neutrino-mu và neutrino-tau
-Ứng với mỗi một hạt còn có một phản hạt, có cùng khối lượng
với hạt, nhưng một số đặc tính khác của nó thì ngược lại vd điện
tích trong trường hợp electron và pozitron, mômen từ trong
trường hợp nơtron và phản nơtron
-Khi va chạm, hạt và phản hạt của nó huỷ nhau và phát ra bức
xạ hoặc các hạt khác (hiện tượng huỷ cặp) Các PH có thể tạo ra
phản nguyên tử và phản vậtchất, nhưng chúng không bền
- Khi vật chất gặp phản vật chất, chúng sẽ huỷ nhau để chỉ tạo
ra năng lượng thuần tuý, chính vì lẽ đó mà chỉ có rất ít phản vật
chất có trong tự nhiên của thế giới bao quanh chúng ta
Trang 5Khối lượng (GeV/c 2 )
điện tích (e)
muon
tau
QUARKS
Q = 2/3 quark up u quark charm c quark top t
QUARKS
Q = -1/3 quark down d quark strange s quark bottom b
LEPTONS
-LEPTONS
Q = 0
neutrino
électronique ne
neutrino muonique nm
neutrino
du tau nt
Trang 6Họ I Họ II Họ III
neutrino-e < 10-8 neutrino-mu < 0,0003 neutrino-tau < 0,033
-Các nhà vật lý cũng đã phát hiện được một loại sơ đồ sắp xếp
các hạt: các thành phần cấu tạo nên vật chất được tổ chức
thành ba nhóm hay thường được gọi là ba họ như sau
-Mỗi họ đều chứa hai quark, một electron hay một trong số hai hạt họ hàng của nó cùng với neutrino gắn với chúng Các loại hạt tương ứng trong cả ba họ đều có tính chất như nhau, chỉ có
điều khối lượng của chúng lớn dần từ họ thứ nhất tới họ thứ ba
Trang 7Họ I
Neutrino-eclectron
Họ II
Họ III