Hạt sơ cấp (tiếng Anh: elementary particle) hay còn gọi là hạt cơ bản, là các hạt hạ nguyên tử không có các cấu trúc phụ, không được cấu tạo từ những hạt khác.[1] Vì thế hạt sơ cấp được coi là tồn tại như một hạt nguyên vẹn, đồng nhất, không thể tách thành các phần nhỏ hơn. Cho đến thời điểm hiện tại các hạt được cho là sơ cấp bao gồm: Các loại "hạt vật chất" và "hạt phản vật chất" thuộc họ fermion (quark, lepton, phản quark và phản lepton), "các hạt lực" làm trung gian tương tác giữa các hạt fermion thuộc họ hạt boson (gauge bosons và Higgs boson). Một hạt chứa hai hoặc nhiều hạt cơ bản là một hạt tổng hợp. Show
| |||||
| Down | (d) | 4 to 8 | Phản quark dưới: | ||
| 2 | Strange | (s) | 80 to 130 | Phản quark lạ: | |
| Charm | (c) | + | 1,150 to 1,350 | Phản quark duyên: | |
| 3 | Bottom | (b) | 4,100 to 4,400 | Phản quark đáy: | |
| Top | (t) | + | 178,000 ± 4,300 | Phản quark đỉnh: |
Các leptonSửa đổi
Lepton (tiếng Hy Lạp là Λεπτόν) có nghĩa là "nhỏ" và "mỏng". Tên này có trước khi khám phá ra các hạt tauon, một loại hạt lepton nặng có khối lượng gấp đôi khối lượng của proton.
Lepton là hạt có spin bán nguyên, ½, và không tham gia trong tương tác mạnh. Lepton hình thành một nhóm hạt sơ cấp phân biệt với các nhóm gauge boson và quark.
Có 12 loại lepton được biết đến, bao gồm ba loại hạt vật chất là electron, muyon và tauon, cùng 3 neutrino tương ứng và 6 phản hạt của chúng. Tất cả các lepton điện tích đều có điện tích là -1 hoặc + 1 (phụ thuộc vào việc chúng là hạt hay phản hạt) và tất cả các neutrino cùng phản neutrino đều có điện tích trung hòa. Số lepton của cùng một loại được giữ ổn định khi hạt tham gia tương tác, được phát biểu trong định luật bảo toàn số lepton.
| Hạt điện tích / phản hạt | Neutrino / phản neutrino | |||||||
| Tên | Ký hiệu | Điện tích | Khối lượng (GeV/c²) | Tên | Ký hiệu | Điện tích | Khối lượng (MeV/c²) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Electron / Phản electron (positron) | 1 / +1 | 0,000511 | Electron neutrino / Electron phản neutrino | 0 | <0,000003 | |||
| Muon / Phản muon | 1 / +1 | 0,1056 | Muon neutrino / Muon phản neutrino | 0 | <0,19 | |||
| Tauon / Phản tauon | 1 / +1 | 1,777 | Tau neutrino / Tau phản neutrino | 0 | <18,2 | |||
Hạt Gauge bosonSửa đổi
Boson gồm bốn loại hạt tương ứng với bốn loại tương tác cơ bản là photon - tương tác điện từ, graviton - tương tác hấp dẫn, gluon - tương tác mạnh, weak boson (gồm hai loại W và Z) - tương tác yếu.
Các boson đều có spin nguyên. Các lực cơ bản của tự nhiên được truyền bởi các hạt gauge boson. Theo mô hình chuẩn có 13 loại hạt boson cơ bản:
- Quang tử, photon, có spin 1, là hạt truyền tương tác trong lực điện từ.
- Các W boson và Z boson có spin 1 là hạt truyền tương tác trong lực tương tác yếu.
- 8 gluon có spin 1 là hạt truyền tương tác trong lực tương tác mạnh.
Hiện tại, các thuyết vật lý dự đoán về sự tồn tại của một số boson khác như:
- Higgs boson, có spin 0, được dự đoán bởi mô hình chuẩn của thuyết điện yếu thống nhất.
- Graviton, có spin 2, được cho là hạt truyền tương tác trong lực hấp dẫn và được dự đoán bởi thuyết hấp dẫn lượng tử.
- Các thành phần siêu đối xứng của các hạt fermion (là slepton và squark).
- Graviscalar có spin 0.
- Graviphoton có spin 1.
- Goldstone boson.
- X boson và phản X boson được dự đoán trong lý thuyết thống nhất GUT.
Tương tác của các hạt sơ cấpSửa đổi
Tương tác mạnhSửa đổi
Tương tác mạnh là tương tác giữa các hạt hadron, giữ các thành phần của hạt nhân của nguyên tử lại với nhau, chống lại lực đẩy rất lớn giữa các proton.
Tương tác điện từSửa đổi
Tương tác yếuSửa đổi
Tương tác hấp dẫnSửa đổi
Tham khảoSửa đổi
- ^ a b c d e f g Sylvie Braibant; Giorgio Giacomelli; Maurizio Spurio (2012). Particles and Fundamental Interactions: An Introduction to Particle Physics (ấn bản 2). Springer. tr.13. ISBN978-94-007-2463-1.
- ^ Ronald Newburgh; Joseph Peidle; Wolfgang Rueckner (2006). Einstein, Perrin, and the reality of atoms: 1905 revisited (PDF). American Journal of Physics. 74 (6): 478481. Bibcode:2006AmJPh..74..478N. doi:10.1119/1.2188962. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 3 tháng 8 năm 2017. Truy cập ngày 17 tháng 8 năm 2013.
- ^ Friedel Weinert (2004). The Scientist as Philosopher: Philosophical Consequences of Great Scientific Discoveries. Springer. tr.43, 5759. Bibcode:2004sapp.book.....W. ISBN978-3-540-20580-7.
- ^ a b Meinard Kuhlmann (24 tháng 7 năm 2013). Physicists debate whether the world is made of particles or fieldsor something else entirely. Scientific American.
- ^ a b Zeeya Merali (18 tháng 4 năm 2012). Not-quite-so elementary, my dear electron: Fundamental particle 'splits' into quasiparticles, including the new 'orbiton'. Nature. doi:10.1038/nature.2012.10471.
- ^ a b Ian O'Neill (24 tháng 7 năm 2013). LHC discovery maims supersymmetry, again. Discovery News. Bản gốc lưu trữ ngày 13 tháng 3 năm 2016. Truy cập ngày 28 tháng 8 năm 2013.
- ^ Particle Data Group. Unsolved mysteriessupersymmetry. The Particle Adventure. Berkeley Lab. Truy cập ngày 28 tháng 8 năm 2013.
- ^ National Research Council (2006). Revealing the Hidden Nature of Space and Time: Charting the Course for Elementary Particle Physics. National Academies Press. tr.68. Bibcode:2006rhns.book....... ISBN978-0-309-66039-6.
- ^ CERN latest data shows no sign of supersymmetryyet. Phys.Org. 25 tháng 7 năm 2013. Truy cập ngày 28 tháng 8 năm 2013.
- ^ Sylvie Braibant; Giorgio Giacomelli; Maurizio Spurio (2012). Particles and Fundamental Interactions: An Introduction to Particle Physics (ấn bản 2). Springer. tr.384. ISBN978-94-007-2463-1.
Liên kết ngoàiSửa đổi
- Elementary particle (physics) tại Encyclopædia Britannica (tiếng Anh)
- Hạt cơ bản tại Từ điển bách khoa Việt Nam
