Bài 40. Các hạt sơ cấp

CHƯƠNG VIII.
TỪ VI MÔ ĐẾN VĨ MÔ
Kính chào các thầy cô giáo
Chào các em!
CÁC HẠT SƠ CẤP
TIẾT 67
Ở thế kỷ XIX nhiều nhà khoa học đã chứng tỏ rằng nhiều chất quen thuộc như oxy và carbon đều có một thành phần nhỏ nhất có thể nhận dạng được và họ gọi chúng là các nguyên tử. 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 (vì thế mô hình này còn được gọi là "mẫu hành tinh") mà phần lớn chúng ta đều đã rất quen thuộc. Trong mô hình này, 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
Khái niệm hạt sơ cấp
Tính chất của các hạt sơ cấp
Tương tác của các hạt sơ cấp
NỘI DUNG BÀI HỌC
1. Hạt sơ cấp là gì ?
Cho đến nay người ta đã phát hiện được các hạt có kích thước và khối lượng rất nhỏ, như: phôtôn ( ), electron (e-), pôzitrôn (e+), prôtôn (p), nơtron (n), nơtrinô( )…các hạt đó là các hạt sơ cấp.
2. Sự xuất hiện các hạt sơ cấp mới
Để có các hạt sơ cấp mới, người ta làm tăng vận tốc của một số hạt và cho chúng bắn vào các hạt khác nhau. Công cụ chủ yếu là các máy gia tốc.

C1. Phân tử, nguyên tử,... có phải là hạt sơ cấp không?
Trả lời: Phân tử, nguyên tử,...không phải là hạt sơ cấp
I.Khái niệm hạt sơ cấp
www.themegallery.com
www.themegallery.com
3. Phân loại
Dựa vào độ lớn của khối lượng và đặc tính tương tác các hạt sơ cấp được phân thành các loại sau:
a. Phôtôn.
b. Các leptôn (các hạt nhẹ) có khối lượng từ 0 đến 200 : nơtrinô, electron, pôzitron, mêzôn µ. Riêng các hạt nơtrinô có khối lượng xấp xỉ bằng không, tốc độ chuyển động bằng tốc độ ánh sáng.
c. Các hađrôn: có khối lượng trên 200 và được phân thành ba nhóm con:
-Mêzôn , K: có khối lượng trên 200 , nhưng nhỏ hơn khối lượng nuclôn;
-Nuclôn p, n.
-Hipêron có khối lượng lốn hơn khối lượng nuclôn.
Nhóm các nuclôn và hipêron còn được gọi là barion
1. Thời gian sống (trung bình)
Một số ít hạt sơ cấp là bền (thời gian sống ~ ∞) còn đa số là không bền: chúng tự phân hủy và biến thành hạt sơ cấp khác.Ví dụ:

2. Phản hạt
Mỗi hạt sơ cấp có một phản hạt tương ứng. Phản hạt của một hạt sơ cấp có cùng khối lượng nhưng điện tích trái dấu và cùng giá trị tuyệt đối.
I.Tính chất của các hạt sơ cấp
1. Thời gian sống (trung bình)
Một số ít hạt sơ cấp là bền (thời gian sống ~ ∞) còn đa số là không bền: chúng tự phân hủy và biến thành hạt sơ cấp khác.Ví dụ:

2. Phản hạt
Mỗi hạt sơ cấp có một phản hạt tương ứng. Phản hạt của một hạt sơ cấp có cùng khối lượng nhưng điện tích trái dấu và cùng giá trị tuyệt đối.
Trường hợp hạt sơ cấp không mang điện như nơtron thì thực nghiệm chứng tỏ nơtron vẫn có momen từ khác không; khi đó phản hạt của nơtron là hạt sơ cấp có cùng khối lượng như nơtron nhưng có momen từ ngược hướng và cùng độ lớn.
Các hạt sơ cấp luôn biến đổi và tương tác với nhau. Các quá trình đó xảy ra muôn hình muôn vẻ; Có bốn loại tương tác cơ bản sau đây:
1.Tương tác điện từ
Tương tác điện từ là tương tác giữa phôtôn và các hạt mang điện với nhau. Tương tác này là bản chất của các lực Cu-lông, lực điện từ, Lực Lo-ren,…
III. Tương tác của các hạt sơ cấp
2. Tương tác mạnh
Tương tác mạnh là tương tác giữa các hađrôn; không kể các quá trình phân rã của chúng. Một trường hợp riêng của tương tác mạnh là lực hạt nhân.



3. Tương tác yếu. Các Leptôn.
Đó là tương tác giữa các leptôn. VD. Các quá trình phân rã




4. Tương tác hấp dẫn
Là tương tác giữa các hạt (các vật) có khối lượng khác không. Ví dụ: trong lực, lực hút giữa Trái Đất và Mặt Trăng, giữa Mặt Trời và các hành tinh,…
Trong điều kiện bình thường, cường độ của các loại tương tác kể trên được so sánh với nhau theo tỉ lệ tương đối là:



Tuy nhiên lí thuyết và thực nghiệm đã chứng minh được rằng, trong điều kiện các năng lượng cực cao, thì cường độ của các tương tác sẽ cùng cỡ đối với nhau.

Tìm hiểu thêm về
Sự thống nhất của các tương tác
Vào đầu những năm 70 của thế kỉ trước, một lí thuyết của Van-bớc-Xa-lam (Weiberg - Salam) về sự thống nhất hai tương tác điện từ và tương tác yếu đã được xây dựng thành công (lí thuyết tương tác điện từ yếu). Hiện nay đang tiến hành xây dựng lí thuyết thống nhất ba tương tác mạnh, điện từ, yếu (lí thuyết về sự thống nhất lớn). Và tương lai sẽ xây dựng lí thuyết thống nhất bốn tương tác trong vũ trụ (thống nhất vĩ đại hay siêu thống nhất).
Thống nhất các tương tác và sự khởi đầu của vũ trụ

a. Vũ trụ của chúng ta được sinh từ một “vụ nổ lớn”
b. Ở những thời điểm đầu tiên 10-43s, vũ trụ có kích thước 10-32m, nhiệt độ cực cao 1032K, ứng với năng lượng 1019GeV; lúc này có bốn loại tương tác thống nhất với nhau
c. Tiếp đó, năng lượng giảm dần đến 1015GeV, tương tác hấp dẫn tách ra thành một tương tác riêng; chỉ còn ba tương tác: mạnh, điện từ, yếu, thống nhất với nhau
d. Tiếp sau đó, năng lượng vào cỡ 100GeV: tương tác mạnh tách ra chỉ còn hai tương tác điện từ và yếu thống nhất với nhau
Cuối cùng khi năng lượng giảm dần đến 0,1GeV thì các tương tác điện từ và yếu củng tách ra. Và sau đó 14 tỉ năm hình thành vũ trụ ngày nay
 Quark là gì?
Từ những năm 1970, nhờ có các máy gia tốc cực mạnh, người ta đã tìm ra hàng trăm hạt hađrôn. Sự tồn tại của một số hạt khá lớn các hađrôn đã dẫn các nhà vật lí đến kết luận: các hađrôn chưa phải là những “viên gạch” cuối cùng tạo nên các chất. Nói cách khác, các hađrôn được cấu tạo bởi các vi hạt có kích thước nhỏ hơn. Các vi hạt này được gọi là các hạt quac.

Edit your company slogan
BÀI TẬP VỀ NHÀ
CÁC BÀI TẬP + CÂU HỎI SGK tr 208
CHÚC CÁC EM HỌC TỐT