1. Trang Chủ
  2. Vật lý
  3. Bài giảng Vật lý đại cương 2: Các hạt sơ cấp (TS. Lý Anh Tú)

Bài giảng Vật lý đại cương 2: Các hạt sơ cấp (TS. Lý Anh Tú)

Bài giảng Vật lý đại cương 2: Các hạt sơ cấp (TS. Lý Anh Tú) có nội dung trình bày về các proton, neuton, và ba hạt nhỏ hơn, đó là các hạt quark, sơ đồ sắp xếp các hạt, thành phần cấu tạo nên vật chất,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng! Các hạt sơ cấp TS.Lý Anh Tú -------------------------------------------------------------- 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 g

Thể loại Tài liệu miễn phí Vật lý

Số trang 14

Ngày tạo 10/15/2021 11:55:48 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 0.56 M

Tên tệp

Tải Bài giảng Vật lý đại cương 2: Các hạt sơ cấp (TS. ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Các hạt sơ cấp TS.Lý Anh Tú -------------------------------------------------------------- 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 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
  2. Các hạt sơ cấp TS.Lý Anh Tú -------------------------------------------------------------- -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
  3. Các hạt sơ cấp TS.Lý Anh Tú -------------------------------------------------------------- -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. .
  4. Các hạt sơ cấp TS.Lý Anh Tú -------------------------------------------------------------- -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.
  5. Các hạt sơ cấp TS.Lý Anh Tú -------------------------------------------------------------- QUARKS quark up u quark charm c quark top t Q = 2/3 QUARKS quark down d quark strange s quark bottom b Q = -1/3 LEPTONS électron e- muon m- tau t- Q = -1 LEPTONS neutrino neutrino neutrino Q = 0 électronique ne muonique nm du tau nt Khối lượng điện tích (GeV/c2) (e) electron neutrino
  6. Các hạt sơ cấp TS.Lý Anh Tú -------------------------------------------------------------- -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. Họ I Họ II Họ III Hạt Khối lượng Hạt Khối lượng Hạt Khối lượng electron 0,00054 muon 0,11 tau 1,9 neutrino-e < 10-8 neutrino-mu < 0,0003 neutrino-tau < 0,033 quark u 0,0047 quark c 1,6 quark t 189 quark d 0,0074 quark s 0,16 quark b 5,2 -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
  7. Các hạt sơ cấp TS.Lý Anh Tú -------------------------------------------------------------- Họ I Hạt Khối lượng Điện tích Tích yếu Tích mạnh Electron 0,00054 -1 -1/2 0 Neutrino- < 10-8 0 1/2 0 eclectron Quark u 0,0047 2/3 1/2 đỏ, lục, lam Quark d 0,0074 -1/3 -1/2 đỏ, lục, lam Họ II Hạt Khối lượng Điện tích Tích yếu Tích mạnh Muon 0,11 -1 -1/2 0 Neutrino-muon < 0,0003 0 1/2 0 Quark c 1,6 2/3 1/2 đỏ, lục, lam Quark s 0,16 -1/3 -1/2 đỏ, lục, lam Họ III Hạt Khối lượng Điện tích Tích yếu Tích mạnh Tau 1,9 -1 -1/2 0 Neutrino-tau < 0,033 0 1/2 0 Quark t 189 2/3 1/2 đỏ, lục, lam Quark b 5,2 -1/3 -1/2 đỏ, lục, lam
  8. Các hạt sơ cấp TS.Lý Anh Tú -------------------------------------------------------------- Khối lượng Thời gian Phân loại Điện tích Tính ra Tính ra sống & tên me MeV/c2 q/e (s) phôtôn 0 0 0 ∞ Leptôn Nơtrinô 0 0 0 ∞ Electron e- 1 0,511 -1 ∞ Mêzôn μ- 206,7 105,369 -1 2,2.106 Hađrôn Mêzôn π0 264,2 135,01 0 0,8.10-16 Mêzôn π± 273,2 139,60 ±1 2,6.10-8 Mêzôn K+ 965 493 +1 1,2.10-8 5.10-8 Mêzôn K0 966 497 0 10-10 Barion Nuclôn p Nuclôn n Tài liệu tham 1836,1 1838,6 938,256khảo 939,550 +1 0 >1039 887 Hypêron 0 2182 1115,40 0 2,6.10-10 Λ ∑+ 2320 1189 +1 0,8.10-10 ∑0 2324 1192 0 7,4.10-10 ∑- 2341 1197 -1 1,48.10-10 Ξ- 2571 1314 0 2,9.10-10 Ξ0 2585 1320 -1 1,6.10-10 Ω- 3278 1672 -1 0,8.10-10 Bảng một số hạt sơ cấp
  9. Các hạt sơ cấp TS.Lý Anh Tú --------------------------------------------------------------
  10. Các hạt sơ cấp TS.Lý Anh Tú -------------------------------------------------------------- Lực Hạt tương tác Khối lượng lực hạt nhân mạnh gluon 0 lực điện từ photon 0 lực hạt nhân yếu các boson yếu 86-97 lực hấp dẫn graviton 0 -Ở mức vi mô, mỗi một lực đều tương ứng với một loại hạt mà ta có thể hiểu như là một “bó” nhỏ nhất của lực đó. photon -hạt tương tác gắn với lực điện từ; boson- hạt tương tác gắn với lực tương tác yếu gluon - hạt tương tác gắn với lực tương tác yếu graviton - hạt tương tác gắn với lực hấp dẫn, mặc dù còn chưa có những khẳng định bằng thực nghiệm, nhưng các nhà vật lý hầu như đã tin vào sự tồn tại của chúng
  11. Các hạt sơ cấp TS.Lý Anh Tú -------------------------------------------------------------- Bốn lực cơ bản: -Lực hấp dẫn là lực quen thuộc nhất. Khối lượng của một vật là thước đo lực hấp dẫn mà nó có thể tác dụng cũng như lực hấp dẫn mà nó có thể bị tác dụng. -Lực điện từ: điện tích của hạt đóng vai trò đối với lực điện từ như là khối lượng đối với lực hấp dẫn: nó xác định cường độ của lực điện từ mà hạt đó có thể tác dụng cũng như cường độ phản ứng của nó đối với lực ấy. -Các lực tương tác (hạt nhân) mạnh và yếu ít quen thuộc hơn, đơn giản là vì cường độ của chúng giảm rất nhanh ở ngoài thang kích thước dưới nguyên tử. Nhờ lực hạt nhân mạnh mà các quark vẫn còn “dính” với nhau ở bên trong các proton và neutron cũng như giữ chặt chính các hạt này bên trong hạt nhân nguyên tử. Còn lực yếu là lực gây ra sự phân rã phóng xạ của một số nguyên tố như uranium, cobalt...
  12. Các hạt sơ cấp TS.Lý Anh Tú -------------------------------------------------------------- -Vũ trụ sẽ khác đi rất nhiều nếu ta làm thay đổi, dù chỉ là tí chút, những tính chất của vật chất và các hạt tương tác. Ví dụ, sự tồn tại của các hạt nhân bền vững tạo nên hơn một trăm nguyên tố trong Bảng tuần hoàn phụ thuộc một cách sít sao vào tỷ số giữa cường độ của lực hạt nhân mạnh và cường độ của lực điện từ. - Mật độ lớn của vật chất trong lõi của các ngôi sao có tác dụng duy trì lò lửa hạt nhân trong đó và dẫn tới sự phát sáng của các ngôi sao -Vũ trụ của chúng ta như nó hiện nay là bởi vì vật chất và các tương tác của chúng có những tính chất như chúng đang có
  13. Các hạt sơ cấp TS.Lý Anh Tú --------------------------------------------------------------
  14. Bảng 53.1 một số hạt sơ cấp Các hạt sơ cấp TS.Lý Anh Tú -------------------------------------------------------------- Tài liệu tham khảo 1. Giai điệu dây và Bản giao hưởng vũ trụ (The Elegant Universe) của Brian Greene 2. Vật lý đại cương tập ba, phần hai do Đỗ Trần Cát-Đặng Quang Khang-Nguyễn Văn Trị-Phùng Văn Trình-Nguễn Công Vân
nguon tai.lieu . vn
Toán học Môi trường Vật lý Sinh học Địa Lý Hoá học Nông - Lâm - Ngư Cơ khí - Chế tạo máy Tiếng Anh phổ thông Khoa học ứng dụng Nông - Lâm Kiến thức tổng hợp Giáo dục học Xã hội học