Các hạt cơ bản potx

Các hạt cơ bản
Các hạt cơ bản được phân loại theo nhiều tiêu chí. Nếu xét trên vai trò
cấu thành và liên kết của thế giới vật chất, thì chúng gồm hai loại: loại cấu
thành nên thế giới vật chất và loại truyền tương tác liên kết giữa các hệ vật
chất.
Hạt cấu thành vật chất.Cáchạt loại này đều có spins = 1/2. Chúng được
phân thànhhainhóm:lepton vàquark. Cáchạt màtrước đây vài chục năm còn
được cholà hạt cơ bản,như proton, neutron,p -meson(pion),…, thì bây giờ đều
được coi là các hệ phức hợp của nhiều quark. Chúngđược gọi là các hadron.Khi hệ
là quarkvàphản quark, chúngđược gọi là meson, còn khi hệ là ba quark, chúng
được gọi là baryon.
Loại vật chấttruyền tương tác, chúnglà các hạt truyền tương tác giữa các cấu tử
vật chất. Cho đến nay có thể cho rằng, giữa thế giới của các hạtvật chất có bốn loại
tương tác cơ bản:
- Tương tác hấpdẫn, liên kếttất cả các hạtcó khối lượng trong vũ trụ.
- Ttương tác điện từ, xẩy ragiữa các hạt mangđiệntích, nhờ nó, có cấu tạo nguyên
tử và phân tử.
- Tương tác mạnh, liên kếtcácquarkcó màuđể tạo thành hadron,trong đó có
proton,neutron, cáchạt tạo nênhạtnhân nguyên tử.
- Tương tác yếu, gây nên đa số các hiện tượngphóngxạ, trong đó cóphóng xạ.
Trừ tương tác hấp dẫn, tất cả các tươngtác khác đều được truyền bằng các hạt
boson, có spin s =1. Photon , truyền tương tác điệntừ. 8 hạt gluon gỏ truyền tương
tác mạnh, 3 hạt W± vàZ truyền tương tác yếu.
Bài này xingiới thiệu về các hạt quarkvà vai tròcủa nó trong mô hìnhhạt cơ bản
hiện nay cùng với các sự kiện xác nhận chúng.
Cấu trúc quark của proton
Cấu trúc quark của proton
Cấu trúc quarkcủa neutron
Cấu trúc quarkcủa phản pion(π+)
Đến nay, đã biết 6 quark khác nhau.Để phân biệt, mỗi loại được gọi là một hương
(flavor). Như vậy, quarkcó 6 hương,ký hiệu là: u, d, s,c, b và t.

Điện tích của chúnglà phân số.Bảng dưới sẽ cho tên, khối lượng và một số thông
tinvề chúng.
Nếu như leptoncó số lượngtử lepton, quark cũngcó một số lượng tử cộngtính,
gọi là số baryon, kýhiệu là B . Mỗi hương quarkđều có số baryonbằng 1/3.Các
phản quarkcósố baryon bằng -1/3.
Từ hai hương uvà d cóthể tạo ra đượcproton và neutron, tức là hạtnhân nguyên
tử của mọi chất.
Ba thế hệ hạt tạo ra thế giới vật chất và nhóm hạt truyền tươngtác
Electron, proton, notron không phải là nhỏ nhất
Sự gia tăng mau lẹ các hạt cơ bảnthực sự làm ngườita nghingờ tính cơ bản của
các hạt.Cáchạtthựcsự cơ bản hay chưa hay còn có cấu trúc bên trong? Gell-Mann
độc lậpvới Zweig dựatrên phươngdiện lý thuyết nhóm,đã đề ra môhìnhquark,
Người tatìm thấy rằng các barionphải đượccấutạotừ cáchạtcó B= 1/3, như vậy,
các hạt giả định này không phải là các hạt thôngthường, chúng đượcgiả định là bị
cầm tù trong các hadron. Các hạt giả địnhnày là quark.Để đơn giản, quarkđược
gán spinlà1/2.Điện tích củamộtquark (lúcbây giờ gọi là upquark–quarktrên)
được gán là+2/3. Quark cònlại (lúcbây giờ gọi là downquark – quarkdưới) được
gán điệntích là -1/3. [1]
Mọinỗ lực tìm quark đều thất bại khiếnngườita đặt ra câu hỏi liệu các hadron có
thực sự được cấu tạo từ quark haykhông. Sự phá bỏ nghi ngờ và các câu trả lời xác
đáng chỉ có được khi bắt đầu cócácthí nghiệm nghiêncứu sự tán xạ khôngđàn
tínhsâu ở năng lượng cao với các nucleon.[2]
Mặcdù Quarkbị “cầm tù”trong các hadronnhưng không phải làchúng ta không
thể xâm nhập vào và nghiêncứuchúng.Điều này làm ta nhớ lại thí nghiệm lá vàng
của Rutherfordxác định đượccấu trúc nguyên tử.Tươngtự mô hình thí nghiệm
những năm 60, các nhà khoahọc sử dụngcácelectron nănglượng cao tại Stanford
Linear Accelerator Center(SLAC),trong những năm 70,họ đã lặp lại các thísử
dụng nhữngdòng hạt neutrinotại CERNva cham với bia proton.Kết quả đượcgọi
là “sự tán xạ không đàn tínhsâu”. Đồ thị của nó làmta nhớ đến thínghiệm
Rutherfordxác định cấu trúc nguyên tử. Các thí nghiệm này đã xác nhận proton có

cấu trúc.