Epp

Phân loại các hạt sơ cấp
ELMENTARY PARTICLE PHYSICS
Nội dung chính:
I. Định nghĩa hạt sơ cấp
II. Những đặc trưng của hạt sơ cấp
III. Mẫu Quark và cấu tạo vật chất.
IV. Phân loại các hạt sơ cấp
V. Phân loại theo cơ sở khác
I. Định nghĩa hạt sơ cấp

Hạt sơ cấp(còn được gọi là hạt cơ bản) là những thực thể vi mô tồn tại như một hạt nguyên vẹn, đơn nhất và không thể tách thành các thành phần nhỏ hơn.VD: hạt photon, electron, positron, neutrino ….
II. Những đặc trưng của hạt sơ cấp

1. Khối lượng tĩnh( khối lượng nghỉ ):
+ Khối lượng nghỉ hay khối lượng tĩnh của một vật là khối lượng của vật xét trong hệ qui chiếu mà theo hệ đó vật là đứng yên. Đa số các hạt sơ cấp đều có khối lượng tĩnh khác 0, trừ photon và neutrino có khối luợng tĩnh coi như bằng 0.
+ Khối lượng các hạt sơ cấp thường tính ra đơn vị bằng khối lượng electron (me) hay tính ra MeV/c2.VD:
Khối lượng mezon:
2 .Thời gian sống:
+ Thời gian sống của hạt được đặc trưng cho quá trình phân rã tự nhiên của chúng. Khái niệm thời gian sống ở đây cũng xác định như thời gian sống của hạt nhân phóng xạ.
+ Cho đến nay, người ta chỉ thấy có một số ít hạt bền vững (thời gian sống có thể coi là vô cùng).VD : electron có thời gian sống 1022 năm , proton có thời gian sống 1030 năm. Còn các hạt sơ cấp khác chỉ sống một thời gian ngắn rồi phân rã thành các hạt khác .Thời gian sống của chúng vào khoảng .
VD:
+ Mezon có thời gian sống (2.551 0.026).10-8s và phân rã theo phản ứng:
+ Mezon có thời gian sống (1,80±0,26).10-16s và phân rã theo phản ứng:
+ Người ta nghiên cứu thời gian sống của hạt cơ bản thông qua lý thuyết sác xuất,dựa trên thời gian để một số lượng n hạt sơ cấp phân rã chỉ còn 0,5n hạt.
3. Điện tích : Một số hạt trung hoà về điện có điện tích bằng 0 như , o, n, β, ν…Một số hạt khác mang điện tích dương hay âm. Nói chung trị số tuyệt đối của các điện tích ấy đều bằng điện tích nguyên tố của electron:
4. Spin:
Spin là một khái niệm trong vật lý, là bản chất của mômen xung lượng và là hiện tượng của cơ học lượng tử thuần tuý, không cùng với những sự tương đồng trong cơ học cổ điển,mômen xung lượng được phát triển từ xung lượng cho sự quay của một vật có khối lượng và biểu diễn bằng công thức L = r.p, nhưng spin trong cơ học lượng tử vẫn tồn tại ở một hạt với khối lượng bằng 0, bởi vì spin là bản chất nội tại của hạt đó.
.



5. Số lạ: Từ những năm 1947, người ta tìm thấy một loại hạt sơ cấp mới. Đó là các hạt: mezon K: K+, Ko
(khối lượng vào khoảng 956 lần khối lượng e). Hyperon( epon)Y có khối lượng lớn hơn nuclon.
Người ta gọi chúng là các hạt lạ vì chúng có 2 đặc trưng sau:
a). Chúng sinh ra trong những quá trình rất nhanh ( thời gian xảy ra quá trình ) và phân rã trong những quá trình chậm ( ).
b). Bao giờ cũng sinh ra đồng thời hai ba hạt lạ nhưng không bao giờ sinh lẻ loi một hạt lạ hay vài hạt lạ cùng loại.
VD: có thể xảy ra phản ứng sau :



Nhưng không bao giờ xảy ra các phản ứng:
Người ta đưa ra khái niệm: Số lạ là đại lượng đặc trưng lượng tử của các hạt cơ bản.
( Với hạt khác số lạ bằng 0, phản hạt có số lạ ngược dấu).
Giải thích các quá trính sinh hạt lạ người ta đưa ra định luật sau:
Định luật bảo toàn số lạ: Trong quá trình sinh hạt lạ tổng đại số (số lạ ) của hệ được bảo toàn ( ).
VD: phương trình:

0 = -1 + 1 ( )
Còn :
không xảy ra vì không thoả mãn định luật bảo toàn số lạ.
6. Số Baryon:
Các hạt số sơ cấp có khối lượng lớn hơn hay bằng khối lượng proton ( p) nên có tên chung là Baryon. Baryon gồm có Nucleon và Hyperon. Đặc biệt trong các quá trình biến đổi người ta thấy mỗi khi mất đi 1 baryon bao giờ cũng có một baryon mới xuất hiện.

VD:



Để mô tả quá trình Baryon người ta đưa ra một số lượng tử mới gọi là số Baryon. Mỗi Baryon được gán cho một số Baryon( B = +1) phản Baryon có số Baryon B =-1. Meson có số Baryon = 0. Trong các quá trình phản ứng hạt nhân các baryon tuân theo định luật bảo toàn số Baryon. “ Trong các quá trình biến đổi của các hạt sơ cấp tổng (đại số) Baryon của hệ là không thay đổi.”
7. Spin đồng vị:
Ta biết rằng tương tác giữa các hạt nucleon trong hạt nhân có một đặc tính là không phụ thuộc vào điện tích.Cụ thể tương tác giữa p-p,n-n,p-n ,là như nhau (nếu các hạt nucleon đó ở những trạng thái như nhau). Nói cách khác, trong tương tác hạt nhân hai hạt proton và neutron không khác gì nhau. Người ta cho rằng khối lượng của proton khác với khối lượng của neutron là do proton có mang điện tích (nghĩa là do tương tác điện từ).
Như vậy trong tương tác hạt nhân,người ta có thể coi proton và neutron là hai trạng thái của cùng một hạt tức là hạt nuclon (N). Nếu không để ý đến tương tác điện từ thì hai trạng thái đó tương ứng với cùng một khối lượng, do đó cùng một năng lượng. Nếu để ý đến tương tác điện từ thì hai trạng thái đó tương ứng với hai khối lượng khác nhau chút ít, do đó tương ứng với hai mức năng lượng gần nhau. Ta có thể so sánh tính chất này với tính chất của electron trong nguyên tử. Nếu không để ý đến Spin thì mỗi trạng thái electron trong nguyên tử tương ứng với một mức năng lượng. Nếu để ý đến Spin thì mức năng lượng đó tác thành hai mức gần nhau, tương ứng với hai trạng thái của electron khác nhau vể sự định hướng của mômen Spin.
Sz = +1/2ħ và Sz = -1/2 ħ
Đối với nuclon, để tiện tính toán, người ta cũng đưa ra một đại lượng gọi là Spin đồng vị I. Ta đã biết nếu hệ có Spin thông thường là s thì hệ sẽ có 2s + 1 trạng thái ứng với các hình chiếu khác nhau của Spin. Tương tự nếu hệ có Spin đồng vị I thì hệ sẽ có 2I + 1 trạng thái ứng với các giá trị khác nhau của hình chiếu Spin đồng vị trên một trục z nào đó.
Thành thử khái niệm Spin đồng vị cho phép ta mô tả các trạng thái điện khác nhau của cùng một hạt.
VD: nucleon có hai trạng thái điện nghĩa là 2I + 1 = 2 do đó I = 1/2; p và n là hai trạng thái của nucleon khác nhau về hình chiếu của spin đồng vị, cụ thể là: Proton có Notron có
Tương tự ba hạt có thể coi là ba trạng thái của cùng một hạt, nghĩa là 2I + 1 = 3 Do đó I = 1.Vậy hạt meson có spin đồng vị: I = 1. Ba trạng thái ứng với ba giá trị hình chiếu khác nhau của spin đồng vị của spin đồng vị của .
có , có , và có

Người ta nói (p, n) hợp thành một bộ đôi đồng vị, hợp thành một bộ ba đồng vị. Đặc biệt hợp thành một bộ đơn đồng vị Đối hạt có cùng I và có IZ ngược dấu so với hạt.
8. Số lepton : Hiện nay ta biết được có sáu hạt lepton xếp thành ba cặp Trong các phản ứng biến đổi bao giờ cũng sinh lepton theo từng cặp trên, hoặc nếu lepton mất đi, thì lại xuất hiện một lepton khác cùng cặp.
Để mô tả tính chất đó của lepton người ta đưa ra một số lượng tử gọi là số lepton L: cặp lepton electron có số lepton , lepton Muy có , cặp lepton Tau (τ- , ντ ) có (các phản lepton có số lepton ngược dấu với lepton) và trong các phản ứng ,tổng đại số của số lepton electron hay số lepton muy hoặc số lepton tau của hệ các hạt tham gia phản ứng được bảo toàn.
9. Phản hạt:
Thực nghiệm và lý thuyết chứng tỏ rằng mỗi hạt sơ cấp đều có phản hạt tương ứng; phản hạt là hạt có cùng khối lượng, thời gian sống, spin nhưng có điện tích, mômen từ ngược dấu với hạt. VD:
+ và có cùng khối lượng, cùng thời gian sống, nhưng có điện tích ngược dấu.
+ p có phản hạt là , n là là .
Đặc biệt photon và meson phản hạt chính là hạt.
III. Mẫu Quark và cấu tạo vật chất.
Cho đến nay, người ta đã phát hiện ra gần 300 hạt sơ cấp vì vậy người ta nghĩ rằng các hạt cơ bản phải được cấu tạo từ các hạt cơ bản nhỏ hơn nữa. Mô hình thành công nhất là mẫu Quark do Murray Gell-Mann và Georgre –Zweig đưa ra năm 1963.
Theo mẫu Quark người ta giả thiết mỗi Hadron đều do các thành phần cơ bản gọi là mẫu Quark cấu thành theo từng tổ hợp riêng biệt. Quark có các tính chất khác thường là điện tích chỉ bằng một phần của điện tích nguyên tố, có spin s = 1/2 và cũng được đặc trưng bởi số Baryon B và số lạ S.
Ban đầu mẫu Quark không mô tả thực tế vật lý nào mà chỉ là một cách biểu diễn toán học khá hoàn hảo. Nhưng thực nghiệm đã làm sáng tỏ Quark là những phần tử cấu thành vật chất.
Thuở sơ khai, lý thuyết Quark đã bao gồm ba loại Quark đều mang điện tích phân số của đơn vị điện tích nguyên tố và được đặt là up(u), down(d) và strange(s), phản hạt
Để kiểm nghiệm các tính chất của Quark người ta đã tiến hành thí nghiệm để tìm ra hạt có điện tích phân số (điện tích là phân số của đơn vị điện tích nguyên tố). Đến nay chưa thấy xuất hiện một hạt quark tự do nào trong thiên nhiên. Nhưng thực nghiệm đã chứng tỏ sự tồn tại của các quark ở trạng thái liên kết với nhau.
Để giải thích sự kiện không quan sát thấy các quark ở trạng thái tự do, lý thuyết Quark giả thiết lực hút giữa các Quark là vô cùng nhỏ hoặc bằng 0 khi chúng cách nhau vào cỡ kích thước của nucleon và trở thành cực kỳ lớn khi chúng tách xa nhau. Lực giam hãm đó của Quark hoàn toàn khác với các lực khác vì các lực này lại giảm khi khoảng cách tăng. Các giả thiết đó đã được hợp nhất lại thành lý thuyết rất thành công trong giải thích giới hạn giam hãm Quark và các tính chất của Hadron.
Năm 1970,Sh.Gl show,J.Illioplos và L Maini đưa thêm Quark ( charm) bổ sung cho ba Quark đã biết.
Tháng 11 năm 1974, S.Ting và B.Richter phát hiện hạt meson , hạt này là liên kết và đã được thực nghiệm quan sát và nhận giải Nobel năm 1976.
Năm 1979, thực nghiệm đã phát hiện hạt (Upsilon ) là liên kết của trong đó b (bottom hay beauty) là quark thứ 5.
Trong lý thuyết đối xứng Unita phải có 6 quark ứng với 6 lepton vì vậy phải có thêm 1 quark nữa là quark vị t (taste) hay top (đỉnh ) là 1 hạt quan sát được bằng thực tế( được tạo thành do hai chùm năng lượng 10 GeV). Năm 1984 ở CERN bởi Carlo- Rubia( Ý) và được nhận giải Nobel năm 1984.
Muốn dùng quark để tạo thành Hadron ta đưa qui tắc đơn giản sau đây:”Meson là do cặp quark và phản quark tạo thành còn baryon là do tổ hợp riêng biệt của ba quark”. VD:
- Meson :
- Baryon :
+ Neutron : udd






+ Proton : uud.







Ngày nay người ta cho rằng có lẽ các quark và các lepton là những thành phần cơ bản nhất trong thiên nhiên. Nhiều tổ hợp khác nhau của các hạt chất điểm đó đã tạo nên mọi thành phần quen biết của vật chất thông thường cũng như các hạt chỉ sinh ra ở năng lượng cao. Sự phân loại này được biểu thị bằng sơ đồ đơn giản như hình 1.

Như vậy 6 quark và 6 lepton cùng với các phản hạt tương ứng là những thành phần cơ bản nhất. Các tổ hợp của quark sẽ tạo ra mọi hạt sơ cấp khác cấu thành các chất trong vũ trụ.
IV. Phân loại các hạt sơ cấp

1. Cơ sở phân loại
Dựa theo spin của các hạt sơ cấp, ta có thể chia thành hai loai hạt: Fermion và Boson.
2. Phân loại :
Bảng phân loại theo Spin ( hình 2 )
A- FERMION.
Là hạt có spin bán nguyên, lấy theo tên của Enrico Fermi (người đồng thời của Dirac) phát triển qui tắc thống kê qui định hành vi của hạt này là thống kê Fermi-Dirac mà hệ quả của nó là nguyên lý loại trừ Pauli-“Không có hai fermi nào có thể cùng chiếm một trạng thái cơ lượng tử vào cùng một thời điểm”.
A - 1.Quark
A - 2. Lepton.

- Lepton có nghiã là “nhỏ” và “mỏng”. Tên này có trước khi khám phá ra hạt Tauon, một loại hạt lepton nặng có khối lượng gấp đôi khối lượng proton. Lepton khác với quark và gauge boson.
- Lepton là hạt tuyệt đối bền vững hoặc sống khá lâu so với thời gian hạt nhân (cỡ 10-23s).
- Lepton là hạt chất điểm, không có kích thước và không có cấu trúc không gian.
- Lepton không tham gia tương tác mạnh (không chịu tác dụng của lực hạt nhân mạnh) có momen động lượng riêng (hay spin) J =1/2 ħ
- Các Lepton tích điện như electron, muon, tauon đều tham gia vào tương tác điện từ (tác dụng của lực tĩnh điện Culomb) và tương tác yếu (chịu tác dụng của lực hạt nhân yếu).
- Các lepton trung hoà như neutrino-electron, neutrino-muy và neutrino-tau chỉ tham gia tương tác yếu.
- Lepton được chia làm 2 loại: + Điện tích.
+ Neutrino.
a.Điện tích: (điện tử)
Electron được Thomson phát hiện năm 1897 khi ông chứng minh bằng thực nghiệm rằng: Tia Catot có vận tốc nhỏ hơn vận tốc ánh sáng và bị lệch khi qua điện từ trường tức là tia catot gồm các hạt mang điện âm đồng thời ông đã đo được tỷ số điện tích và khối lượng e/m =1.7588.10^11 C/kg.
b.Hạt pozitron:
Năm 1928, Đirăc đã kết hợp thuyết tương đối hẹp và thuyết lượng tử để xây dựng phương trình Schrodinger. Phương trình cho hai nghiệm, một loại nghiệm ứng với electron, một loại nghiệm ứng với một loại hạt dự kiến là phản electron, nó có cùng spin nhưng có điện tích và momen từ ngược dấu. Phản hạt đó của electron gọi là pozitron.
Năm 1932 khi nghiên cứu trường vũ trụ, Anderson đã tìm thấy phản hạt nói trên.
Tuy nhiên ta thường ít thấy pozitron vì khi pozitron gặp electron cả hai sẽ bị huỷ và sinh ra hai hạt.


Ngược lại: Photon do chất phóng xạ Thori có năng lượng 2,6MeV khi đập lên mẫu chì tạo thành một cặp e+ và e-.
Tóm lại: Sự khám phá ra pozitron chứng tỏ tính đối xứng điện tích của tự nhiên và mở đầu cho khái niệm phản hạt: Mỗi hạt đều có 1 phản hạt có cùng khối lượng nhưng mang điện tích trái dấu.
Sự huỷ cặp e+ và e- đồng thơì tạo thành 2 phôtôn là những thí dụ minh hoạ cho khả năng biến đổi các hạt sơ cấp trên cơ sở của định luật bảo toàn.
c.Hạt neutrino:
Cũng là một hạt được tiên đoán bằng lý thuyết. Năm 1937 khi vận dụng định luật bảo toàn năng lượng và momen động lượng để nghiên cứu hiện tượng phân rã , Paul đã đoán rằng : Trong sự phân rã , đồng thời electron còn có một hạt không mang điện được phóng ra. Hạt này được Fermi đặt tên là “neutron tí hon” theo tiếng Italya nghĩa là Neutrino (ký hiệu )

Vì không mang điện, khối lượng nhỏ và tương tác yếu với các hạt khác nên quan sát rất khó ( có thể xuyên qua điện tử mà không gây ra sự biến đổi nào). chuyển động với vận tốc rất gần với vận tốc ánh sáng. Năm 1956, nhận thấy bằng thực nghiệm bởi Clyde Cowan, Ferderick Reines, F.B.Harrison, H.W.Kruse và A.D.McGuire.
* Neutrino electron:
* Neutrino muy

* Neutrino Tau

+ Vai trò của Neutrino với thiên văn học: chỉ có neutrino điện tử mang giá trị thực tiễn trong thiên văn học do khả năng tương tác rất nhỏ của chúng , nói khác đi là nhờ khả năng xuyên thấu rất lớn của nó.VD: chiều dài quỹ đạo chuyển động tự do của một hạt neutrino,mang năng lượng 1MeV, trong kim loại chì là 1018 m, ứng với 100 năm ánh sáng. Với khả năng này ,neutrino trong vũ trụ dễ dàng xuyên qua các phản ứng phân hạch hạt nhân trong các sao và mang đi 1 phần năng lượng đáng kể của sao (thiên văn học Neutrino)
+Do tương tác yếu nên các neutrino rất khó nắm bắt được, và chúng được giả định là một phần của vật chất tối trong vũ trụ.
d. Hạt Muy.
Trong khi đi tìm hạt (hạt lượng tử của trường lực hạt nhân theo tiên đoán của Yukawa) người ta lại thấy hạt trước và nhầm là pion
- Hạt được Anderson và Ned Dermrger tìm thấy năm 1973 trong các tia vũ trụ.
- tham gia tương tác điện từ và tương tác yếu.
e. Tauon( hạt Tau) phát hiện năm 1975.
A-3. Baryon.
- Baryon hay còn gọi là Baryon Fermion : là các hạt hadron có spin bán nguyên được tổ hơp từ 3 quark.
- Baryon thuộc cùng một họ của các hạt tương tác mạnh với nhau (người ta đã thấy hạt tham gia tạo thành các siêu hạt nhân nghĩa là các hạt nhân trong đó một trong các neutron được thay thế bằng ).
- Trong các phản ứng mà Baryon tham gia số Baryon và số lạ được bảo toàn.
- Baryon được chia làm hai loại:
* Nucleon: proton và neutron.
* Hyperon: là các hạt có thời gian tồn tại rất ngắn và nặng hơng các thành phần hạt nhân. Chúng thường không xuất hiện trong hạt nhân mà chỉ đựơc hình thành trong các phản ứng vật chất, sau đó phân rã thành dạng khác.
Nhờ các máy gia tốc mạnh, cho đến nay người ta đã nhận ra hàng trăm cộng hưởng baryon. Tất cả các hạt cộng hưởng Baryon đều có spin bán nguyên và được sinh ra từ các phản ứng tương tác mạnh cho nên chúng được xếp cùng họ với Baryon.
1.N ucleon
a.Proton.
Hình vẽ cấu trúc Quark của Proton:





Ernest Rutherford được xem là người đầu tiên khám phá ra proton. Năm 1918 Rutherford nhận thấy rằng khi hạt anpha bắn vào hơi Nito, máy đo sự nhấp nháy chỉ ra dấu hiệu của hạt nhân hydro. Rutherford tin rằng hạt nhân hydro này chỉ có thể đến từ Nito.Vì vậy Nitơ phải chứa hạt nhân Hydro.Từ đó ông cho rằng hạt nhân hydro,có số nguyên tử 1 là một hạt cơ bản đó là proton.
Proton (ký hiệu p hay H+) là 1 loại hạt tổ hợp, điện tích là 1e.
Số proton trong nguyên tử của một nguyên tố bằng điện tích hạt nhân nguyên tố đó, và được biến đổi thành neutron thông qua quá trình bắt giữ electron. Quá trình này không xảy ra tự nhiên mà cần có năng lượng.
e-
Giản đồ Feynmann cho quá trình phân rã β
b, Neutron Cấu trúc Quark của neutron




- Neutron được Chadwick tìm ra năm 1932.
- Neutron là một họ nguyên tử có trong thành phần hạt nhân nguyên tử, trung hoà điện tích, số Baryon và số lạ bằng 0.
- Số neutron xác định đồng vị của một nguyên tố.
- Tương tác: Neutron tương tác qua bốn lực cơ bản: lực điện từ, lực hạt nhân yếu, lực hạt nhân mạnh và lực hấp dẫn.
- Neutron đóng vai trò trong nhiều phản ứng hạt nhân.
- Neutron trong hạt nhân là một hạt bền. Khi neutron tự do nó là hạt không bền.
Thời gian sống T =889s = 14,8 phút.
- Nó phân rã thành proton, electron và .
Giản đồ Feynmann của quá trình phân rã của neutron:







Phản neutron được tìm ra bởi Bruce Cork năm 1956 một năm sau khi phát hiện ra phản neutron.
Các proton, notron hút nhau rất mạnh (tương tác mạnh) và tạo thành hạt nhân. Lực tương tác mạnh không phụ thuộc vào điện tích của nucleon gọi đó là tính độc lập điện tích của tương tác mạnh.
Tóm lại: nhờ tương tác mạnh lucleon gắn bó với nhau tạo thành hạt nhân.Lại nhờ tương tác điện từ giữa electron và hạt nhân mà hình thành nguyên tử, phân tử và các chất.
2.Hyperon: Các phân rã chủ yếu.
3. Sơ đồ bát đạo các Baryon :Giản đồ số lạ Baryon có Spin s = 1/2
S = 0
S = -1
S = -2
Baryon có Spin s = 3/2
Q = -1
Q = 0
Q =+1
Q =+2
S = 0
S = -1
S = -2
S = -3
Dựa trên sơ đồ trên năm 1964 thực nghiêm phát hiện hạt và chứng minh sự
đúng đắn của lí thuyết đối xứng Unita của các hạt cơ bản.
B. BOSON
Boson là các hạt đặt theo tên các nhà vật lý học người Ấn Độ Statyendra Nath Bose.Là một trong hai loại cơ bản trong tự nhiên (hạt kia là fermion), bason có spin nguyên, tuân theo thống kê Bose- Einstein nghĩa là chúng có thể nằm trong một trạng thái.
B.1. Meson:
Là các hạt hadron có spin nguyên (do đó là boson) chứa một quark và một phản quark. Lực hạt nhân mạnh giữa các thành phần hạt nhân có được là do sự xuất hiện của hạt trung gian này.
Hay định nghĩa một cách đơn giản Meson là hạt có khối lượng trung gian giữa electron và proton.
* Danh sách các hạt meson (Bảng6)
* Danh sách các hạt meson (Bảng6) Tiếp theo…..
* Danh sách các hạt meson (Bảng6) Tiếp theo…..
1. Các hạt Pi meson:(pion).
- Sự tồn tại của pi meson được Yukawa tiên đoán từ năm 1935 mãi đền năm 1947 Oechialini và Powell mới tìm thấy hạt pimeson trong tia vũ trụ,ký hiệu là . Có hai loại hạt là và tương ứng với hai phản hạt là (của ) và (của ).
- Hạt làm nhiệm vụ truyền tương tác mạnh giữa các hạt neutron và proton trong hạt nhân (tức là tạo thành lực hạt nhân).Suy ra là các lượng tử của trường lực hạt nhân, dĩ nhiên các hạt tương tác mạnh với các nucleon.
2. Các hạt meson k
Gồm . K đầu tiên được tìm thấy trong vũ trụ là do Butter và Rochester chụp được ảnh phân rã của nó trong buồng wilso năm 1947.Do đó các hạt k tương tác mạnh với nucleon giống như baryon nặng giống hạt . Tuy nhiên k là hạt lạ, mỗi k còn được đặc trưng bởi số lạ.
3.Meson duyên và meson đáy.
Là meson được tìm thấy sau meson và các meson lạ k mặc dù có khối lượng hơn pron chúng vẫn được gán cho cái tên meson vì chúng đều có spin là số nguyên giống meson .
- Các meson duyên: So với meson , meson này có thêm một số lượng tử đặc trưng mới là số duyên c.Vd meson có .Meson có c = 1
- Các meson đáy: so với meson , chúng có thêm số lượng tử đặc trưng mới là số đáy B,ví dụ: meson có số đáy .Meson có số đáyB = 1.
4. Các hạt cộng hưởng meson.
Cho đến nay, nhờ có máy gia tốc mạnh, người ta đã nhận được hàng trăm hạt cộng hưởng meson.
- Gọi là hạt cộng hưởng vì độ bất định khối lượng mỗi hạt là lớn ( cỡ hàng chục, hàng trăm MeV/c2) tương ứng với thời gian sống rất nhỏ( s )và có thể nhỏ hơn.
- Cộng hưởng meson có spin nguyên nên xếp vào cùng họ với và k.
- Đặc biệt có cả cộng hưởng meson vecto (là meson có Spin bằng 1giống như photon có khối lượng nghỉ lớn) đó là hạt cần thiết để truyền tương tác yếu (có nhiều hạt cộng hưởng meson có khối lượng lớn hơn proton)
5. Sơ đồ bát đạo của các hạt Meson
Meson có spin s = 0
Meson có spin s = 1
S = -1

S = 0
S =+1
Q = -1
S = 0
Q =+1
B.2. Gauge Boson.
Các lực tự nhiên được truyền bởi các hạt gauge boson.Theo mô hình chuẩn có 13 loại gauge boson cơ bản.
* Photon: s = 1 hạt truyền tương tác trong tương tác điện từ.
* W-Boson và Z-Boson có s = 1 là hạt truyền tương tác trong tương tác hạt nhân yếu.
* 8 gluon: spin = 1 là hạt truyền tương tác trong tương tác lực hạt nhân mạnh.





- Photon tuân theo thống kê Bose-Einstein, ( tức không tuân thủ nguyên lý loại trừ Pauli)
- Theo thuyết lượng tử mọi hạt đều có lưỡng tính sóng hạt , photon cũng vậy. Sự lan truyền dao động của trường điện từ, sóng điện từ, cũng tương đương với sự di chuyển của các hạt photon. Do ánh sáng là một sóng điện từ nên photon có tên gọi thứ hai là quang tử.

1.Photon.
Mô hình photon như một phản sóng có năng lượng tập trung trong khoảng không gian hẹp.

- Photon không có khối lượng nguyên tử nhưng có động lượng. Theo lý thuyết tương đối điều này tương đương với việc photon luôn phải chuyển động với tốc độ ánh sáng trong chân không, Trong mọi hệ qui chiếu năng lượng của một hạt photon có bước sóng là :

Theo công thức của thuyết tương đối:
* Năm 1979 Sheldon Glashow , Abdus Salam và Steven Weinberg được nhận giải thưởng Nobel vì sự phát triển của họ đối với lí thuyết điện từ - yếu và tiên đoán tồn tại của hạt W và Z.
* Năm 1983 Hạt W và Z đều đã được quan sát với năng lượng nghỉ phù hợp với tiên đoán. Giải Nobel về Vật Lý năm 1984 đã trao cho Rubbis và Simon van der meer.
* W-Boson( hay hạt W) là một hạt cơ bản, khối lượng bằng 1600000 Me hay 80 xấp xỷ bằng khối lượng nguyên tử Brom. W là hạt mang điện tích, gồm Boson là phản của hạt w+ Boson, điện tích tương ứng là -1 và +1, chúng là phản hạt của nhau. Cả hai đều không là hạt vật chất. W-Boson là hạt truyền tương tác trong lực hạt nhân yếu, tồn tại ở một thời gian cực ngắn T = 3.10-25s sau đó phân rã sang hạt khác.W-Boson phân rã tạo thành hoặc là một Quack hoặc là một phản Quark có điện tích khác hoặc là một lepton điện tích hay đối neutrino.
+ Z - Boson( hay hạt z là một hạt cơ bản khối lượng bằng 91 GeV/c2 tương đương với khối lượng nguyên tử Zirconium.
+ Z - Boson là hạt trung hoà do đó phản Z chính là Z.
+Z - Boson là hạt trung gian trong lực hạt nhân yếu không làm ảnh hưởng đến điện tích và cộng hưởng.
+ Z - Boson được tạo ra bởi quá trinh va chạm của e- và e+,năng lượng W của va chạm này vừa đủ để sinh ra một Z-Boson và đã đựơc nghiên cứu trong máy vận chuyển tuyến tính ở SLAC.
+ Z - Boson phân rã sang hoặc quack hoặc là - 1 phản quark với cùng lượng hoặc là một lepton và một phản lepton của nó.
V. Phân loại theo cơ sở khác
1. Phân loại theo khối lượng
2. Phân loại theo cơ sở lực mạnh:
+ Lực mạnh là lực liên kết các hạt trong hạt nhân và lực yếu là lực có liên quan đến phân rã , và các quá trình tương tự.
+ Các hạt chịu tác dụng của lực mạnh được gọi là các hạt hadron. Còn các hạt không chịu tác dụng của lực mạnh, để cho các lực yếu trở thành lực lấn áp, được gọi là các lepton.
+ Các proton, neuron và piôn đều là các hadron còn các electron và notrinô là các lepton.
+ Các hadron lại được nhận ra:
- Các hạt được gọi là meson là các hạt thuộc nhóm Hadron nên có spin nguyên.
- Các hạt gọi là baryon là các hạt thuộc nhóm Hadron có spin bán nguyên.
VD: Meson như các hạt pion.
Baryon như các hạt proton.
Bảng tổng kết các tiêu chuẩn để phân loại các hạt mà ta vừa trình bày:
Không có hạt nào tồn tại trong các loại tương ứng với các ô in sẫm. Như vậy tất cả các lepton và baryon đều là Fermion và tất cả các meson đều là boson.
Phân loại theo cơ sở lực mạnh:
3. Ngoài ra còn có thể phân loại như sau
Hạt sơ cấp
Hạt cơ bản
Hạt tổ hợp
Gauge Boson
Lepton
Photon
Gluon
W±, Z
Hadron
Baryon
Meson
Fermion
Cộng
Hưởng
Meson duyên
Meson
Meson đáy
Hyperon

Nucleon
Meson
K