Bài giảng bài các hạt sơ cấp vật lý 12 (4)

- Phần lớn các hạt sơ cấp đều tạo thành cặp, có khối lượng, spin như nhau nhưng điện tích trái dấu.. - Trong các quá trình tương tác, có thể tạo ra hiện tượng hủy một cặp “hạt + phản hạt

CÁC HẠT SƠ CẤP

1 Hạt sơ cấp (hạt cơ bản)

- Có kích thước và khối lượng nhỏ hơn hạt nhân nguyên

tử

- Ví dụ: êlectrôn, prôtôn, nơtron, mêzôn, muyôn, piôn

a Khối lƣợng nghỉ m o (năng lƣợng nghỉ E o = m o c 2 )

- Có một số hạt có khối lượng nghỉ bằng 0 (phôtôn, nơtrinô, gravi tôn)

- Một số hạt khác có khối lượng nghỉ khác không

Vd: êlectrôn mo = 9,1.1031kg (Eo = 0,511MeV)

b Điện tích

Q = +e, Q = e hoặc Q = 0

CÁC HẠT SƠ CẤP

2 Các đặc trƣng của các hạt sơ cấp

c Spin

- Mỗi hạt sơ cấp có động lượng riêng và momen động lượng riêng, đặc trưng cho chuyển động nôi tại và bản chất của hạt Momen này được đặc trưng bởi số lượng

tử spin

- Momen động lượng riêng của hạt bằng s h

2 

- Vd: prôtôn, nơtrôn: s = ½, phôtôn: s = 1, piôn: s = 0

d Thời gian sống trung bình

- Chỉ có 4 hạt bền không bị phân rã: êlectrôn, prôtôn, phôtôn, nơtrinô

- Các hạt còn lại không bền và dễ phân rã

+ Nơtrôn có thời gian sống dài (932s)

+ Các hạt khác có thời gian sống rất ngắn (10-24 – 10-6s)

Tên hạt NL nghỉ

(MeV)

Điện tích Spin Tg sống

(s)

Electron 0,511 -1 ½ 

Pozitron 0,511 +1 ½ 

Piôn 139,6 +1 0 2,6.10-8 Kaôn 497,7 0 0 8,8.10 -11

Nơtrôn 939,6 0 ½ 932 Xicma 1189 +1 ½ 8,0.10 -11

Ômêga 1672 -1 3/2 1,3.10 -10

ĐẶC TRƢNG CỦA MỘT SỐ HẠT SƠ CẤP

- Phần lớn các hạt sơ cấp đều tạo thành cặp, có khối lượng, spin như nhau nhưng điện tích trái dấu

- Trong các quá trình tương tác, có thể tạo ra hiện tượng hủy một cặp “hạt + phản hạt” có khối lượng nghỉ khác 0 thành các phôtôn, hoặc cùng một lúc sinh 1 cặp “hạt + phản hạt” từ các phôtôn

- vd: e+ + e-   + 

- vd:  +   e+ + e-

CÁC HẠT SƠ CẤP

4 Phân loại hạt sơ cấp

a Phôtôn (khối lượng nghỉ bằng 0)

b Leptôn (KL nhẹ): electron, muyon, các hạt tau

c Mêzôn (KL tb): mêzôn  và mêzôn K

d Bariôn (KL bằng KL proton trở lên)

d Các mêzôn và các bariôn có tên chung là hađrôn

5 Tương tác của các hạt sơ cấp

a Tương tác hấp dẫn

- Bán kính tác dụng vô cùng lớn

- Cường độ tương tác nhỏ

b Tương tác điện từ

- Bán kính tác dụng vô cùng lớn

- Cường độ tương tác lớn hơn tương tác hấp dẫn 1037

lần

- Cơ chế tương tác: sự trao đổi phô tôn giữa các hạt

- Tương tác giữa các hạt có khối lượng

CÁC HẠT SƠ CẤP

5 Tương tác của các hạt sơ cấp

a Tương tác yếu

- Đó là tương tác giữa các hạt trong phân rã 

- Cường độ tương tác nhỏ hơn tương tác điện từ 1012

lần

b Tương tác mạnh

- Bán kính tác dụng 10 15m

- Cường độ tương tác lớn hơn tương tác điện từ 100 lần

- Đó là tương tác giữa các hađrôn

- Bán kính tác dụng 1018m

5 Tương tác của các hạt sơ cấp

a Tương tác hấp dẫn

b Tương tác điện từ

c Tương tác yếu

d Tương tác mạnh

6 Hạt quac

1964, Ghenman đưa ra giả thuyết: tất cả các hađrôn đều cấu tạo từ các hạt nhỏ hơn, gọi là hạt quac

Có 6 hạt quac: u, d, s, c, b, t