Tài liệu Bài giảng bài các hạt sơ cấp vật lý 12 (4)

CÁC HẠT SƠ CẤP 1. Hạt sơ cấp (hạt cơ bản) - Có kích thước và khối lượng nhỏ hơn hạt nhân nguyên tử. - Ví dụ: êlectrôn, prôtôn, nơtron, mêzôn, muyôn, piôn. CÁC HẠT SƠ CẤP 2. Các đặc trƣng của các hạt sơ cấp a. Khối lƣợng nghỉ mo (năng lƣợng nghỉ Eo = moc2) - Có một số hạt có khối lượng nghỉ bằng 0 (phôtôn, nơtrinô, gravi tôn) - Một số hạt khác có khối lượng nghỉ khác không. Vd: êlectrôn mo = 9,1.1031kg (Eo = 0,511MeV) b. Điện tích Q = +e, Q = e hoặc Q = 0 CÁC HẠT SƠ CẤP 2. Các đặc trƣng của các hạt sơ cấp c. Spin - Mỗi hạt sơ cấp có động lượng riêng và momen động lượng riêng, đặc trưng cho chuyển động nôi tại và bản chất của hạt. Momen này được đặc trưng bởi số lượng tử spin h - Momen động lượng riêng của hạt bằng s 2 - Vd: prôtôn, nơtrôn: s = ½, phôtôn: s = 1, piôn: s = 0 CÁC HẠT SƠ CẤP 2. Các đặc trƣng của các hạt sơ cấp d. Thời gian sống trung bình - Chỉ có 4 hạt bền không bị phân rã: êlectrôn, prôtôn, phôtôn, nơtrinô. - Các hạt còn lại không bền và dễ phân rã + Nơtrôn có thời gian sống dài (932s) + Các hạt khác có thời gian sống rất ngắn (10-24 – 10-6s) ĐẶC TRƢNG CỦA MỘT SỐ HẠT SƠ CẤP Tên hạt NL nghỉ (MeV) Điện tích Spin Tg sống (s) Photon 0 0 1  Electron Pozitron Nơtrinô Piôn 0,511 0,511 0 139,6 -1 +1 0 +1 ½ ½ ½ 0    2,6.10-8 Kaôn Protôn Nơtrôn Xicma Ômêga 497,7 938,3 939,6 1189 1672 0 +1 0 +1 -1 0 ½ ½ ½ 3/2 8,8.10-11  932 8,0.10-11 1,3.10-10 CÁC HẠT SƠ CẤP 3. Phản hạt - Phần lớn các hạt sơ cấp đều tạo thành cặp, có khối lượng, spin như nhau nhưng điện tích trái dấu. - Trong các quá trình tương tác, có thể tạo ra hiện tượng hủy một cặp “hạt + phản hạt” có khối lượng nghỉ khác 0 thành các phôtôn, hoặc cùng một lúc sinh 1 cặp “hạt + phản hạt” từ các phôtôn. - vd: e+ + e-   +  - vd:  +   e+ + e- CÁC HẠT SƠ CẤP 4. Phân loại hạt sơ cấp a. Phôtôn (khối lượng nghỉ bằng 0) b. Leptôn (KL nhẹ): electron, muyon, các hạt tau. c. Mêzôn (KL tb): mêzôn  và mêzôn K. d. Bariôn (KL bằng KL proton trở lên). d. Các mêzôn và các bariôn có tên chung là hađrôn. CÁC HẠT SƠ CẤP 5. Tƣơng tác của các hạt sơ cấp a. Tƣơng tác hấp dẫn - Tương tác giữa các hạt có khối lượng. - Bán kính tác dụng vô cùng lớn - Cường độ tương tác nhỏ. b. Tƣơng tác điện từ - Cơ chế tương tác: sự trao đổi phô tôn giữa các hạt. - Bán kính tác dụng vô cùng lớn - Cường độ tương tác lớn hơn tương tác hấp dẫn 1037 lần. CÁC HẠT SƠ CẤP 5. Tƣơng tác của các hạt sơ cấp a. Tƣơng tác yếu - Đó là tương tác giữa các hạt trong phân rã  - Bán kính tác dụng 1018m. - Cường độ tương tác nhỏ hơn tương tác điện từ 1012 lần. b. Tƣơng tác mạnh - Đó là tương tác giữa các hađrôn. - Bán kính tác dụng 1015m - Cường độ tương tác lớn hơn tương tác điện từ 100 lần. CÁC HẠT SƠ CẤP 5. Tƣơng tác của các hạt sơ cấp a. Tương tác hấp dẫn b. Tương tác điện từ c. Tương tác yếu d. Tương tác mạnh. 6. Hạt quac 1964, Ghenman đưa ra giả thuyết: tất cả các hađrôn đều cấu tạo từ các hạt nhỏ hơn, gọi là hạt quac. Có 6 hạt quac: u, d, s, c, b, t.