Bài giảng bài các hạt sơ cấp vật lý 12 (5)

Các loại hạt sơ cấp phân theo khối lượng là: Phôtôn, leptôn, mêzôn và hađrôn.. Spin: - Mỗi hạt sơ cấp có momen động lượng riêng và momen từ riêng được đặc trưng bởi số lượng tử spi

Hạt sơ cấp

Khối lượng tăng dần

1 Phôtôn:

- Phôtôn còn được gọi là quang tử

- Không có khối lượng riêng nhưng có động lượng

- Chuyển động với vận tốc ánh sáng trong chân

2 Leptôn:

- Leptôn có nghiã là “nhỏ” và “mỏng”

- Leptôn là hạt tuyệt đối bền vững

- Leptôn là hạt chất điểm

2 Leptôn:

- Êlectron được Thomson phát hiện năm 1897

- Năm 1928, Đirăc đã kết hợp thuyết tương đối hẹp

và thuyết lượng tử để xây dựng phương trình

Schrodinger và suy ra phản hạt pôzitron

- Năm 1932, Anderson đã tìm thấy

phản hạt nói trên

- Sự huỷ cặp e+ và e- đồng thời tạo

thành 2 phôtôn

a Êlectron e – và pôzitron e +

2 Leptôn:

- Năm 1937, Paul đã đoán: Trong sự phân rã β, đồng

thời êlectron còn có một hạt không mang điện đƣợc phóng ra là nơtrinô

3 Mêzôn:

Gồm những hạt có khối lượng nghỉ trung bình

3 Mêzôn:

- Sự tồn tại của π được Yukawa tiên đoán từ năm

1935 mãi đến năm 1947 Oechialini và Powell mới tìm thấy

- Có hai loại hạt là π + và π o

- π là các lượng tử của trường lực hạt

nhân

a Hạt pi

4 Barion:

- Còn gọi là Barion Fecmion : là các hạt có spin bán nguyên

- Barion được chia làm hai loại:

+ Nuclôn: proton và neutron

+ Hipêron: là các hạt Λ, Ω,

Tập hợp các Mêzôn và các Barion có tên chung Hađrôn

Các loại hạt sơ cấp (phân theo khối

lượng) là:

Phôtôn, leptôn, mêzôn và hađrôn.

Phôtôn, leptôn, mêzôn và barion.

Phôtôn, leptôn, barion và hađrôn.

Phôtôn, leptôn, nuclôn và hipêron.

2 Điện tích:

- Một số hạt sơ cấp có điện tích Q =

- Hạt trung hoà có điện tích Q = 0

- Hạt quark có Q = ± e hoặc Q = ± e

3

1

3 2

e



3 Spin:

- Mỗi hạt sơ cấp có momen động lượng riêng và

momen từ riêng được đặc trưng bởi số lượng tử spin, kí hiệu s

- Momen động lượng riêng của hạt =

- Dựa vào spin, người ta chia hạt sơ cấp

- Ngoài ra còn có spin đồng vị

4 Thời gian sống trung bình:

Tên hạt Năng lượng

0

-e +e

0

1/2 1/2 1/2

∞

∞

∞ Piôn

Kaôn

139,6 497,7

Nơtron

938,3 939,6

+e

0

1/2 1/2

∞

932 Xicma

Omêga

1189

1672

+e -e

1/2 3/2

8.10 -11 1,3.10 -10

5 Momen từ:

- Gắn với điện tích Q và spin s

- Nếu spin s = 0 thì momen từ bằng 0

- Momen từ μ song song với spin

VD: µ prôtôn = 2,79 µ B ; µ nơtron = -1,91 µ B.

6 Số lạ:

- Từ những năm 1947, người ta tìm thấy một loạt hạt sơ cấp mới: mêzôn K: K + , K o và các hipêron:

Λ (Λ o ), Xicma (Σ + , Σ - , Σ o ), Omêga (Ω - ),…

-Chúng có 2 đặc điềm sau đây:

+Chúng sinh ra trong những quá trình rất nhanh (≈10 -23 s) và phân rã trong những quá trình chậm (≈10 -6 s)

+Có thể sinh ra hai hoặc ba hạt lạ nhưng không bao giờ sinh ra một hạt lạ hoặc vài loại hạt lạ

cùng loại

-Định luật bảo toàn số lạ: Trong các quá trình

sinh hạt lạ, tổng đại số cùa số lạ của hệ đƣợc bảo

toàn

Hạt K + K o Λ o Σ + Σ o Σ - Ξ o Ξ - Ω

-Số lạ

S 1 1 -1 -1 -1 -1 -2 -2 -3

7 Số barion:

- Các hạt sơ cấp có khối lượng lớn hơn hoặc bằng khối lượng prôtôn có tên chung là các Barion, bao gồm nuclôn và hipêron

- Khi nào mất đi một barion thì sẽ có một

barion mới xuất hiện

VD: p + p → p + Σ + + K o

Λ o → p + π

π - + p → K o + Λ o

- Định luật bảo toàn số barion: Trong

các quá trình biến đổi, tổng (đại số) của

các số barion của hệ không đổi .

8 Số leptôn:

- Ba cặp: (e - và ν e ), (μ - và ν μ ), (τ - và ν τ )

- Tất cả các leptôn đều có số leptôn L = 1, các phản leptôn có số leptôn L = -1

- Trong các phản ứng ,tổng đại số của số

lepton của hệ các hạt tham gia phản ứng

đƣợc bảo toàn

Các hạt sơ cấp nào dưới đây có số

lượng spin s là số bán nguyên:

êlectron, prôtôn và nơtrinô.

êlectron, prôtôn, nơtrinô và phôtôn prôtôn, pôzitron và phôtôn.

êlectron, prôtôn, pôzitron và nơtrinô.

- Khi có năng lượng đủ cao, hạt sẽ tự tạo

ra phản hạt của mình Khi hạt gặp phản

hạt của chính mình, cả hai sẽ cùng tiêu

hủy và trở về dưới dạng năng lượng

2 Quark:

- Quark: là một hạt cơ bản sơ cấp và là một thành

phần cơ bản của vật chất

- Quark hóa trị là các quark xác định lên số

lượng tử của các hađrôn.Có 2 họ hađrôn là

một quark và một phản quark hóa trị

- Phản quark: là phản hạt của quark và được kí hiệu

bởi dấu gạch ngang bên trên cho mỗi quark tương ứng, như u cho phản quark

a Khái niệm: