Tương tác mạnh và tương tác yếu Vật lý hạt nhân

Chủ đề:
CÁC LOẠI TƯƠNG TÁC:
TƯƠNG TÁC MẠNH VÀ TƯƠNG TÁC YẾU
Nhóm 2:
Nguyễn Thị Quỳnh
Nguyễn Thị Thanh Vân
Nguyễn Thăng Long
Phan Hưng
Lê Hồng Thái
TRƯỜNG CAO ĐẲNG SƯ PHẠM TÂY NINH
01
02
03
KHÁI QUÁT CHUNG
TƯƠNG TÁC MẠNH
TƯƠNG TÁC YẾU
MỤC LỤC
1
I. KHÁI QUÁT CHUNG

Nội dung 01
1. Các hạt cơ bản.
Nguyên tử không phải là hạt nhỏ nhất nó được cấu tạo bởi một hạt nhân trung tâm và các electron chuyển động xung quanh trên các quĩ đạo có năng lượng xác định.

Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo bởi các baryon gồm hai loại proton và neutron.

Trong một thời gian dài, 3 loại hạt nêu trên (neutron, proton, electron) được coi là thành phần cơ bản của vật chất. Nhưng sau đó thì ánh sáng cũng được biết đến được cấu tạo từ các hạt gọi là photon, và thậm chí tất cả các tương tác trong tự nhiên đều được truyền bởi các hạt được gọi chung là hạt boson.
Hiện nay người ta cũng biết rằng proton và neutron cũng được cấu tạo từ các hạt nhỏ hơn, mỗi proton và neutron được tạo thành bởi 3 quark. Và tất nhiên cho tới ngày nay việc có hạt nào nhỏ hơn quark hay không khí vẫn còn là điều vật lý cố gắng giải đáp.
Trong khi đợi kết quả của quá trình tiềm kiếm đó, chúng ta hãy điểm qua thế giới hạt cơ bản ngày nay:

Boson gồm 4 loại tương ứng với 4 loại tương tác:

Photon hạt truyền tương tác điện từ.
Gravion: tương tác hấp dẫn.
Gluon: hạt truyền tương tác mạnh.
W boson và Z boson: hạt truyền tương tác yếu.
Fermion: gồm 12 loại chia thành 2 nhóm là:
Quark- các hạt nặng
Lepton-các hạt nhẹ.
+ Quark gồm 6 loại: up, down, cham, strange, top, bottom, thường được gọi là 6 mùi (mùi ở đây không liên quan đến mùi mà chúng ta cảm nhận ở thực tế). Trong đó vật chất chúng ta thấy hằng ngày đều được tạo thành từ proton và neutron. Ở đó neutron được tạo thành bởi 3 quark: 1 up và 2 down, còn proton được tạo thành bở 2 up và 1 down.
+ Lepton về cơ bản chúng rất nhẹ so với quark, chúng gồm 6 loại, trong đó 3 hạt tham gia tạo thành vật chất trực tiếp và tương ứng với chúng là 3 neutrino tương ứng:

Electron- electron neutrino.

Muon- muon neutrino

Tau- tau neutrino.
Nội dung 02
2. Các lực cơ bản.

Trong cơ học cổ điển, lực cơ bản là các lực không bao giờ biến mất dưới phép biến đổi hệ quy chiếu. Trong cơ học cổ điển cũng tồn tại lực quán tính không thể quy về các lực cơ bản. Tuy nhiên loại lực này được coi là "lực ảo", do luôn tìm được hệ quy chiếu mà lực này biến mất (gọi là hệ quy chiếu quán tính).

Cuối cùng con người cũng khám phá ra bốn loại lực cơ bản trong giới tự nhiên (và các hạt mang và sinh ra lực này), hoàn thành mô hình chuẩn vật lý học đưa các nhà vật lý học bước vào thế kỷ XXI.
Các nhà vật lý học ở thế kỷ XX nhận ra rằng hai loại lực này không có khả năng giữ vững được một nguyên tử. Sự đẩy nhau giữa các hạt có cùng điện tích dương (proton) sẽ phá tan nhân nguyên tử, vậy làm sao nhân nguyên tử và nguyên tử có thể tồn tại được? Một số nhà khoa học khác lại cho rằng có một loại lực nào đó đã gây ra sự yếu đi của hạt nhân mang tính phóng xạ. 

Năm 1936, Carlo Rubbia đưa ra suy luận: Mặc dù chưa từng chứng minh được sự tồn tại của hai loại tác dụng yếu và mạnh này, nhưng chắc chắn phạm vi hoạt động của chúng nhỏ hơn đường kính của một nguyên tử (cho nên sẽ không thể tìm thấy chúng ngoài phạm vi nhỏ bé này).
Thế là ông bắt đầu làm một loạt các thí nghiệm, ông dùng nơtron tiến hành quá trình va đập với một lực rất mạnh vào proton (nhân nguyên tử heli), và quan sát xem kết quả của quá trình va đập có cung cấp cho ông yếu tố nào để chứng minh nguyên lý của lực tác dụng mạnh hay không. 


Yukawa phát hiện ra các hạt hạ nguyên tử có tên là meson (một loại của gluon) không ngừng được sinh ra trong quá trình va đập. Loại hạt này rất lớn, tuổi thọ ngắn. Điều này có nghĩa rằng trong nhân nguyên tử có sự tồn tại của hạt meson. 

Yukawa kết luận các hạt meson là đại diện cho sức hút của các lực tương tác mạnh. Ông để ý rằng các hạt photon (tiêu biểu cho lực điện từ) và hạt graviton (tiêu biểu cho lực hấp dẫn) trên thực tế lại không hề có khối lượng. Từ đó ông suy luận khối lượng của các hạt nhỏ bé này càng lớn thì cự ly tác động của nó càng ngắn. 


Yukawa còn chỉ ra rằng lực tác dụng mạnh trong phạm vi nhỏ đến từ sự trao đổi qua lại của số lượng lớn các meson trong nơtron và proton.

Yukawa mặc dù có thể miêu tả sự tồn tại của meson tiêu biểu cho lực tác dụng mạnh, nhưng lại không thể tạo ra meson bằng phương pháp vật lý. 





Thông qua những phát hiện thực tế cho thấy rất khó có sự tồn tại của lực tác dụng yếu. Năm 1983, Carlo Rubbia làm việc tại tổ chức nghiên cứu hạt nhân nguyên tử châu Âu (CENR) thuộc trung tâm nghiên cứu châu Âu, ông là người đầu tiên phát hiện ra bằng chứng có thể chứng minh sự tồn tại của lực tác dụng yếu.
Vào những năm 70 của thế kỷ XX, ông đã tính ra được tính chất vật lý và kích thước của các hạt mang lực tác dụng yếu. Sau đó ông cùng với nhóm nghiên cứu của tổ chức CENR bắt đầu tìm kiếm những hạt mất tích này. 

Rubbia đề nghị CERN cải tiến đồng bộ các máy gia tốc để làm cho các proton và antiproton có thể va đập chính diện và giải phóng đủ năng lượng làm xuất hiện các boozon.
Năm 1983, ông sử dụng phương pháp ly tâm để tách thành hai loại hạt có tuổi thọ ngắn, đó là hạt W và hạt Z. Rubbia chứng minh rằng hai loại hạt này chính là hạt mang lực tác dụng yếu làm suy yếu tính phóng xạ của nguyên tử.
Cuối cùng con người cũng khám phá ra bốn loại lực cơ bản trong giới tự nhiên (và các hạt mang và sinh ra lực này), hoàn thành mô hình chuẩn vật lý học đưa các nhà vật lý học bước vào thế kỷ XXI.
2
II. TƯƠNG TÁC MẠNH

Các hạt nhân nguyên tử là tập hợp của các hạt proton và neutron. Tất cả các proton đều mang cùng một điện tích dương.
Lực điện từ ra lệnh cho chúng phải đẩy nhau, thế mà chúng vẫn tụ tập trong các hạt nhân nguyên tử.
Cần phải có một lực mạnh hơn lực điện từ rất nhiều và chống lại lực này để giữ cho các proton hợp lại và là chất keo dính của chúng. Đây là lực "mạnh", mạnh nhất trong bốn lực.
Lực điện từ
Nó mạnh hơn lực điện từ tới 100 lần. Vương quốc của nó, cũng chính là vương quốc của lực yếu, là rất nhỏ bé và ảnh hưởng của nó chỉ có tác dụng trên những khoảng cách trong nguyên tử, tức là cỡ 10-13 cm.
Lực này cũng có tính chọn lọc, nó chỉ tác dụng lên các hạt nặng như proton và neutron chứ không đếm xỉa tới các hạt nhẹ như electron, photon và neutrino. Khái niệm nặng nhẹ ở đây chỉ có tính chất tương đối. Proton và neutron thực tế chẳng nặng là baọ nhiêu 10-24 g) nhưng dù sao chúng cũng nặng hơn gấp 1836.15 lần electron.
Nếu như lực mạnh này biến đi, chúng ta sẽ sống trong một thế giới của các quark tự do, không còn proton cũng chẳng có neutron, không có nguyên tử cũng chẳng có phân tử, không có Trái Đất cũng chẳng có Mặt Trời, không có các ngôi sao cũng chẳng có các thiên hà.
Lực tương tác mạnh là một trong bốn lực cơ bản của tự nhiên. Lực này giữ các thành phần của hạt nhân của nguyên tử lại với nhau, chống lại lực đẩy rất lớn giữa các proton. Lực này được chia làm hai thành phần, lực mạnh cơ bản và lực mạnh dư.

Lực tương tác mạnh ảnh hưởng bởi các hạt quark, phản quark và gluon, cũng như các boson truyền tương tác của chúng. Thành phần cơ bản giữ các quark lại với nhau để hình thành các hadron như proton và neutron.

Trong vật lý hạt, màu tích là một tính chất của các quark và gluon được liên hệ với tương tác mạnh giữa các hạt trong lý thuyết Sắc động lực học lượng tử.

 Màu tích tương tự với khái niệm điện tích của các hạt, nhưng do lý thuyết QCD rất phức tạp về mặt toán học, nên màu tích có nhiều đặc điểm kĩ thuật khác với điện tích. "Màu" của các quark và gluon hoàn toàn không liên hệ gì với khái niệm màu sắc trong tự nhiên
Theo thuyết sắc động lực học lượng tử, mỗi quark mang trong mình điện tích màu ở trong 3 dạng "đỏ", "xanh lam" hoặc "xanh lơ".
Đó chỉ là những tên, hoàn toàn không liên hệ gì với màu thực tế. Đối quark là các hạt như "đối đỏ", "đối xanh lam", "đối xanh lơ".
Cùng màu đẩy nhau, trái màu hút nhau. Lực hút giữa hạt màu và hạt đối màu của nó là rất mạnh.

Một hadron với ba quark hóa trị (đỏ, lục, lam) trước khi xảy ra sự thay đổi màu
Quark đỏ phát ra một gluon là tổ hợp của màu đỏ-phản lục (nó biến thành quark lục)
Quark lục hấp thụ gluon màu đỏ-phản lục và trở thành màu đỏ; màu của hệ vẫn được bảo toàn
Lực tương tác mạnh xảy ra giữa hai quark là nhờ một hạt trao đổi có tên là gluons.
Nguyên lý hoạt động của hạt gluon có thể hiểu như trái bóng bàn, và hai quark là hai vận động viên.
Hai hạt quark càng ra xa thì lực tương tác giữa chúng càng lớn, nhưng khi chúng gần xát nhau, thì lực tương tác này bằng 0.
Có 8 loại gloun khác nhau, mỗi loại mạng mộ màu điện tích và một đối màu điện tích.
Hệ thống tương tác đẩy và hút giữa các quark cùng với sự tổ hợp khác nhau của ba màu tích được gọi là tương tác mạnh, với các hạt trung gian tải lực gọi là các hạt gluon; điều này được trình bày bên dưới. Lý thuyết miêu tả tương tác mạnh gọi là Sắc động lực học lượng tử (QCD)

Thuyết sắc động lực học lượng tử (Quantum chromodynamics hay QCD) là lý thuyết miêu tả một trong những lực cơ bản của vũ trụ, đó là tương tác mạnh.
Thứ nhất : Tự do tiệm cận
Điều này có nghĩa trong các phản ứng năng lượng rất cao, các quark và gluon tương tác rất yếu. Những tính chất dự đoán này đã được phát hiện từ thập niên 1970 nhờ David Politzer, Frank Wilczek và David Gross. Với công trình này, họ đã nhận giải thưởng Nobel vật lý năm 2004.
Thứ hai: Chế ngự

Điều này có nghĩa lực ở giữa các quark không hoàn toàn tiêu tan khi chúng tách ra xa. Do đó, sẽ phải cần đến một nguồn năng lượng vô hạn để có thể tách các quark ra xa, chúng được giới hạn mãi mãi trong các hadron như quang tử và neutron. Mặc dù chưa được chứng minh, những tính chế ngự đã được cộng đồng vật lý chấp nhận một cách rộng rãi bởi vì nó giải thích cho việc tại sao các quark không thể tồn tại ở dạng tự do, và đã được kiểm chứng một cách đơn giản bằng phương pháp mắt lưới của QCD.
3
III. TƯƠNG TÁC YẾU
Vật chất nói chung không phải là vĩnh cửu. Trong số hàng trăm hạt "sơ cấp" tạo nên vật chất có rất ít hạt bất tử. Xếp vào hàng những hạt bất tử hiếm hoi đó là electron, photon và một hạt trung hòa có khối lượng bằng không hoặc cực kỳ nhỏ bé có tên là neutrino. Còn lại tất cả các hạt khác đều sống trọn cuộc đời mình rối chết.
Ngay cả proton cũng chỉ mon men tới cõi bất tử (tuy nhiên cuộc đời của nó rất dài, ít nhất cũng tới hàng ngàn tỉ tỉ tỉ năm (1032năm). Cái chết của một hạt sơ cấp được thể hiện ở sự phân rã của nó thành các hạt khác. Quá trình này sẽ tiếp diễn cho tới khi hoàn toàn biến hóa thành các hạt bất từ hay còn gọi là các hạt bền.


Lực điều khiển phân rã và biến hóa này là lực có biệt danh là "yếu". Như tên của nó đã chỉ rõ, lực này không mạnh lắm.
Mặc dù vẫn lớn hơn lực hấp dẫn nhiều, nhưng lực này yếu hơn lực điện từ tới 1000 lần. Miền tác dụng của nó cũng rất nhỏ.
Nó chỉ có sức mạnh trong thế giới nguyên tử, tức là trên những khoảng cách cỡ 10-16 cm.
Trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, lực này ẩn kín tới mức người ta phát hiện ra nó một cách tình cờ.
Trong vật lý hạt, tương tác yếu là cơ chế chịu trách nhiệm cho lực yếu hay lực hạt nhân yếu, một trong bốn tương tác cơ bản đã biết trong tự nhiên, cùng với tương tác mạnh, tương tác điện từ, và tương tác hấp dẫn. Tương tác yếu gây ra phân rã phóng xạ ở cả hạt hạ nguyên tử và phản ứng phân hạch.
Lý thuyết tương tác yếu đôi khi được gọi là vị động lực học lượng tử (QFD), tương tự với lý thuyết QCD và QED, nhưng tên gọi này ít khi được sử dụng bởi vì lực yếu được hiểu tốt nhất trong lý thuyết điện yếu (EWT)
Trong Mô hình chuẩn của vật lý hạt, các nhà vật lý hạt miêu tả tương tác yếu thông qua sự hấp thụ hay phát ra các boson W và Z. Mọi fermion đã biết đều tham gia vào tương tác yếu.
Fermion là các hạt có spin bán nguyên (spin là một trong những tính chất cơ bản của hạt). Hạt fermion có thể là một hạt cơ bản, như electron, hoặc nó có thể là hạt tổ hợp, như proton chẳng hạn.
Khối lượng của các boson W+, W−, và Z lớn hơn rất nhiều so với của proton hay neutron, và cũng là nguyên nhân khiến cho tầm tương tác của lực yếu là ngắn.
Nó được gọi là yếu bởi vì cường độ trường của nó trên một khoảng cách cho trước nhỏ hơn vài bậc độ lớn so với lực hạt nhân mạnh và lực điện từ.
Các hạt quark, mà cấu thành lên các hạt tổ hợp như neutron và proton, được xếp thành sáu "vị" (hương) – lên, xuống, lạ, duyên, đỉnh và đáy – và tổ hợp giữa các hạt hình thành lên tính chất của hạt tổ hợp. Tương tác yếu là duy nhất trong trường hợp nó cho phép hoán đổi giữa các vị quark thành vị khác.
Ví dụ, trong quá trình phân rã beta trừ, một quark xuống phân rã thành một quark lên, biến đổi một neutron thành một proton. Tương tác yếu cũng là tương tác cơ bản duy nhất phá vỡ tính đối xứng chẵn lẻ, và tương tự nó là tương tác duy nhất thể hiện tính phá vỡ đối xứng CP.
Phân rã hạt Beta
Tương tác yếu ít được biết hơn, ngoại trừ một số lượng tương đối nhỏ các nhà vật lí và thiên văn, nhưng không vì thế mà tương tác yếu không đóng vai trò quan trọng. Chỉ cần nói rằng nếu không có tương tác yếu thì Mặt Trời cùng với nhiều vì sao khác đã tắt đi bởi vì tương tác yếu đóng vai trò quan trọng trong những phản ứng gây ra hiện tượng phát sáng của những thiên thể này.

Một trong những phản ứng đó là phản ứng "cháy của proton" dẫn đến sự hình thành đơteri d (là hạt nhân của đồng vị nặng của hyđro), positron e+ và neutrino electron ve:
Mặt Trời cháy không cần oxi
Hạt cuối cùng, tức hạt nơtrinô là hạt đặc thù của tương tác yếu, bởi vì ngoài tương tác hấp dẫn (là tương tác mà mọi hạt đều thâm gia), thì nơtrinô chỉ tham gia vào tương tác yếu.
Tương tác giữa hạt nơtrinô và vật chất yếu đến nỗi mà quả đất của chúng ta cũng gẩn như là một vật thể trong suốt khi nơtrinô đi qua, và trong suốt hơn cả một tấm kính mỏng đối với vùng ánh sáng thấy được. Vì thế mà hạt nơtrinô chỉ mới được phát hiện ra, hai thập kỷ khi lý thuyết đã tiên đoán sự tộn tại của nó.
Hạt nơtrinô là hạt fermino – nghĩa là một hạt có spin bằng ½. Nơtrinô không có điện tích baryon, cũng không tích màu.
Hạt nơtrinô là hạt fermino – nghĩa là một hạt có spin bằng ½. Nơtrinô không có điện tích baryon, cũng không tích màu.
Có 3 loại nơtrinô: nơtrinô electrôn (Ve), nơtrinô muon (V ), nơtrinô tau (V ). Tất cả 3 hạt này cùng với các hạt tương ứng với chúng (tức là electron, muon và tau) làm thành một chi họ các hạt lepton.
Vì vậy cũng như mọi hạt lepton khác, hạt nơtrinô có tích lepton, Tích này có thẩ lấy hai trị số : + I cho nơtrinô và – I cho phản nơtrinô. Tích lepton tương tự như tích baryon, tích này bảo toàn trong các tương tác hiện đã biết
TTY đặc trưng bởi bán kính tác dụng rất bé cm cường độ tương tác nhỏ (hằng số Ferrmi ) và do đó thời gian lớn ( sec).
Quá trình TTY đầu tiên được phát hiện là quá trình phân rã hạt . Trong đó bưc2 xạ hạt electron và hạt neutrino trung hòa . Fermi giải thích đó là neutron phân rã do kết quả tương tác trực tiếp giữa 2 dòng: dòng hadron chuyển neutron sang proton và lepton sinh cặp electron_phản neutrino, hơn nữa tất cả 4 hạt đều là Fermion.
Do đó còn nói là TTY là tương tác 4 Fermion. Kí hiệu của 2 dòng là và trong đó và là 2 toán tử sinh hạt p và e hoặc hủy các phản hạt tương ứng, n và là toán tử hủy hạt n và hoặc sinh các phản hạt tương ứng.
Như thế mỗi dòng hạt sinh proton và hủy neutron (hoặc hủy phản Proton và sinh phản Proton) dòng sinh electron và hủy neutron hoặc sinh cặp electron và phản neutrino...
Hai dòng này thuộc lớp các dòng có điện (hay dòng mang điện). Chúng có đặc điểm chung là làm thay đổi điện tích các hạt trong dòng 1 đơn vị.
Dòng thứ nhất điện tích tăng lên 1 đơn vị, dòng thứ 2 điện tích giảm 1 đơn vị. Trong phân rã điện tích của hệ được bảo toàn. Tương ứng với điều này Lagrarien của tỉ lệ với tích của dòng mang điện dương và dòng mang điện âm.
Sơ đồ tương tác của 2 dòng trên biểu diễn 2 quá trình: phân rã và tương tác 4 Fermion. Hai dòng p và cũng là những dòng mang điện. Ý nghĩa của chúng được suy ra tương tự 2 dòng trước. Tích của chúng biểu diễn Lagrarien của các quá trình phân rã và phản ứng (được phát hiện năm 1956).
n
p
n
p
Tương tác 4 Fermion

Phân rã
t
n
p
n
p
n
p
n
n
p
n
p
n
p
n
Nếu toàn bộ dòng mang điện có 2 phần, mang điện dương và mang điện âm thì Lagrarien tương tác toàn phần là tích của gồm 4 số hạng biểu diễn mọi quá trình TTY, hai số hạng đã nói ở trên và 2 số hạng chéo. Quá trình tương ứng với số hạng được phát hiện năm 1956. Quá trình tương ứng với số hạng được phát hiện năm 1976.
Năm 1962 ở Brookhaven (Mĩ) phát hiện một hạt neutron mới. Khác với gọi là neutrino muon là hạt này đực sinh ra trong quá trình phân rã hạt muon : .Các quá trình ngược lại là: , được phát hiện năm 1979.
Ngoài cặp muon và ra, người ta còn phát hiện thêm 1 cặp lepton nữa đó là cặp tauon và neutrino tauon . Đối với các dòng hardon thì như thế nào? Ta đã nói ở chương trước, các hardon có cấu trúc quark. Một bộ đầy đủ các quark mang điện dương bằng 1 điện tích e gồm 9 dòng sau đây:

Theo thuyết TTY mọi quá trình phản ứng và phân rã yếu của các dòng mang điện là kết quả tương tác của dòng toàn phần J, và dòng toàn phần liên hợp với nó J+. Dòng toàn phần J có 3 phần lepton (3 dòng nói trên) và 9 thành phần quark (9 dòng quark nói trên) có dạng:
Trong đó ... là các hệ số có nhận xét sau đây:
1. Các dòng lepton được cấu tạo bởi 1 lepton và neutrino của chính mình, trong khi ở các dòng quark, một quark "trên" có thể kết hợp với bất kì quark "dưới" nào, không phụ thuộc thế hệ của chúng.
2. Các dòng lepton có cùng một hệ số, trong khi các dòng quark có hệ số khác nhau.
Nội dung
Cơ chế trao đổi của tương tác yếu
Trên đây ta đã trình bày lý thuyết Fermi về TTY, là tương tác 4 Fermion trực tiếp, kết quả của tương tác của 2 dòng điện mang điện hoặc trung hòa.
Bên cạnh lý thuyết này là nhiều nhà vật lý đã xây dựng lý thuyết tương tác yếu dựa trên lý thuyết trường lượng tử. Tương tự như ĐĐLH lượng tử trong tương tác điện từ. Theo lý thuyết này, cơ chế TTY là cơ chế trao đổi thay vì tương tác trực tiếp như lý thuyết Fermi.
Nói cách khác, TTĐT trao đổi hạt photon cho nên tương tác yếu phải trao đổi hạt nào đó gọi là hạt boson trung gian.
Như vậy các Fermion hấp thụ và phóng ra các boson trung gian này. Sự khác nhau giữa TTĐT và TTY dẫn đến những đặc điểm của boson trung gian, đó là:
TTY có bán kính tác dụng nhỏ do đó boson trung gian phải mang khối lượng (m tỷ lệ với bán kính tác dụng, so sánh với TTĐT, bán kính tác dụng vô hạn nên photon có khối lượng bằng không).
TTY có các dòng mang điện và dòng trung hòa tham gia. Do định luật bảo toàn điện tích, trong số các boson trung gian phải có các hạt mang điện và các hạt trung hòa.
Giản đồ Feynman
Đường lượng sóng là đường boson trung gian, có thể là một trong ba boson W+, W hay Z0 và tùy trường hợp có mũi tên đi vào hay đi ra. Đường liền nét là đường x, y mang điện (+1, -1, 0 đối với lepton; 1/3, 2/3 đối với quark)
Có tất cả 6 giản đồ như vậy ứng với các giái trị điện tích khác nhau của W, Z và x,y. Lý thuyết TTY gặp phải khó khăn là chưa phát minh các boson trung gian. Chúng mang khới lượng nên đòi hỏi phải dùng năng lượng cao. Năm 1981, ở Cern trên máy gia tốc hay chùm tia đã phát hiện các hạt W hay Z khối lượng tương ứng là mW là 80GeV, mZ=90 GeV.