đề thi VL hạt cơ bản

Câu 1: Tính cường độ điện trường do điện tích điểm q=4.108 C gây ra tại 1 điểm cách nó 5 cm trong chân không. ĐS: 144.103 Vm Câu 2: Một điện tích điểm Q=2.107 C đặt tại điểm A trong môi trường có hằng số điện môi . Tính cường độ điện trường do Q gây ra tại điểm B với AB=7,5cm. ĐS: 160.103 Vm. Câu 3: Một quả cầu nhỏ tích điện, có m= 0,1g được treo ở đầu một sợi chỉ maanhr, trong một điện trường đều có phương nằm ngang và có cường độ điện trường E= 103 Vm. Day chỉ hợp với phương thẳng đứng góc 100. Tính độ lớn điện tích của quả cầu. Lấy g= 10 ms2. ĐS: 1,76.107 C

ĐỀ THI Môn: Vật lý hạt cơ bản (SP368) Học kì 1 – Năm học 2014-2015 Thời gian: 60 phút

ĐỀ 1 Câu 1: Hạt cơ bản là gì? Vì sao phải nghiên cứu vật lý hạt cơ bản? Nêu phương pháp nghiên cứu vật lý hạt cơ

bản Thành tựu và thách thức của nghiên cứu vật lý hạt cơ bản hiện nay là gì? (2 điểm)

Câu 2: Trình bày mô hình chuẩn trong vật lý hạt cơ bản (4 điểm)

Câu 3: Đối với mỗi phân rã liệt kê sau đây hãy chỉ ra định luật bảo toàn bị vi phạm (1 điểm)

a npe

b n e

NỘI DUNG ĐÁP ÁN

Định nghĩa: Hạt nhỏ nhất không thể phân chia được cho đến thời điểm xét 0,25 Nghiên cứu hạt cơ bản vì:

- Biết được cấu tạo thế giới vật chất, sự hình thành của vũ trụ

- Biết được bản chất tương tác của vật chất

0,25 0,25 Phương pháp NC hạt cơ bản:

- Lí thuyết: thông qua lí thuyết trường, lí thuyết nhóm

- Thực nghiệm: máy gia tốc

0,25 0,25

1

(2đ)

Thành tựu hiện nay:

- Mô hình chuẩn

- Hạt Higgs  khối lượng hạt cơ bản: Nobel 2013

- Thách thức: thống nhất các tương tác  chưa có lí thuyết hoàn chỉnh, chưa thực

nghiệm máy gia tốc ở thang năng lượng cao

0,25 0,25 0,25

Cơ sở mô hình chuẩn:

- Kết hợp cơ học lượng tử và thuyết tương đối

- Kết hợp tương tác mạnh, yếu và điện từ

0,25 0,25 Hai loại hạt cơ bản:

- Fermion: spin bán nguyên

- Boson: spin nguyên

0,25 0,25 Các loại hạt truyền tương tác:

- Tương tác điện từ: photon

- Tương tác yếu: boson W, Z

- Tương tác mạnh: gluon

- Tương tác hấp dẫn: graviton

0,25 0,25 0,25 0,25 Các loại hạt vật chất:

- Quark: u, d, s, t, b, c

- Lepton: e, , , e, , 

0,25 0,25

Lý thuyết về tương tác:

- Thống nhất tương tác điện từ và tương tác yếu

- Tương tác mạnh: thông qua thuyết sắc động lực học

0,25 0,25 Thành công của mô hình chuẩn:

- Thống nhất tương tác điện từ - yếu, mạnh

- Dự đoán và tìm ra các loại hạt mới

0,25 0,25

2

(4đ)

Hạn chế:

- Có quá nhiều tham số trong mô hình

- Không mô tả tương tác hấp dẫn

0,25 0,25 Nêu và chứng minh vi phạm bảo toàn lepton hoặc moment động lượng 0,5

3

(1đ) Nêu và chứng minh vi phạm bảo toàn lepton hoặc số barion 0,5

ĐỀ THI Môn: Vật lý hạt cơ bản (SP368) Học kì 1 – Năm học 2014-2015 Thời gian: 60 phút

ĐỀ 2 Câu 1: Hạt cơ bản là gì? Vì sao phải nghiên cứu vật lý hạt cơ bản? Nêu phương pháp nghiên cứu vật lý hạt cơ

bản Thành tựu và thách thức của nghiên cứu vật lý hạt cơ bản hiện nay là gì? (2 điểm)

Câu 2: Trình bày lý thuyết sắc động lực học lượng tử trong vật lý hạt cơ bản (4 điểm)

Câu 3: Đối với mỗi phân rã liệt kê sau đây hãy chỉ ra định luật bảo toàn bị vi phạm (1 điểm)

a n p

b n p

NỘI DUNG ĐÁP ÁN

Định nghĩa: Hạt nhỏ nhất không thể phân chia được cho đến thời điểm xét 0,25 Nghiên cứu hạt cơ bản vì:

- Biết được cấu tạo thế giới vật chất, sự hình thành của vũ trụ

- Biết được bản chất tương tác của vật chất

0,25 0,25 Phương pháp NC hạt cơ bản:

- Lí thuyết: thông qua lí thuyết trường, lí thuyết nhóm

- Thực nghiệm: máy gia tốc

0,25 0,25

1

(2đ)

Thành tựu hiện nay:

- Mô hình chuẩn

- Hạt Higgs  khối lượng hạt cơ bản: Nobel 2013

Thách thức: thống nhất các tương tác  chưa có lí thuyết hoàn chỉnh, chưa thực nghiệm máy

gia tốc ở thang năng lượng cao

0,25 0,25 0,25

Là lí thuyết mô tả tương tác mạnh:

- Hạt tham gia: hadron

- Bán kính tác dụng ngắn

- Thời gian tương tác: 10-24s 10-23s

- Hằng số tương tác: 1

0,25 0,25 0,25 0,25 Bất ổn mẫu quark:

- Số hạt hadron tạo thành từ quark quá ít so với thực tế

- Nhiều hạt bị vi phạm nguyên lý Pauli

- Lực gì giữa các quark tồn tại trạng thái cầm tù?

 đưa ra số lượng tử màu:

- đỏ (r), lục (g), lam (b)

- phản đỏ (r~), phản lục (g~), phản lam (~b)

0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Hạt truyền tương tác: gluon (boson trung hòa) gồm 8 loại hạt:

- r~g, r~b, g~r, g~r, ~br, b~g

- (r~r ~g)

2

1



- (r~r ~g 2~b)

6

1



Bản chất của tương tác mạnh: trao đổi gluon của quark

0,25 0,25 0,25 0,25 0,25

2

(4đ)

Quy tắc màu:

- Barion: 3 quark hay 3 phản quark khác màu (qqq)

- Meson: quark và phản quark cùng màu (q~q)

0,25 0,25

3

(1đ) Chứng minh và suy ra vi phạm bảo toàn điện tích 0,5

Đồ thị kết quả môn học Vật lý hạt cơ bản

Số SV

15

10

5

0

Điểm

20