Hạt sơ cấp

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm

Hạt sơ cấp (tiếng Anh: elementary particle) là những hạt vi mô mà cấu trúc thành phần của nó chưa được biết đến, do đó chưa biết nó được cấu thành từ những hạt vi mô khác nào. 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. Trong vật lý hiện đại, các hạt như các quark, lepton (electron, positron, neutrino...), gauge boson, photon là các hạt sơ cấp.

Tính chất của các hạt sơ cấp[sửa | sửa mã nguồn]

Khối lượng nghỉ[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Khối lượng nghỉ

Khối lượng nghỉ hay khối lượng tĩnh của một vật là khối lượng của vật xét trong một hệ quy chiếu mà theo hệ đó, vật là đứng yên. Đại đa số vật chất, trừ phôtônnơtrinô, đều có khối lượng nghỉ khác không.

Thời gian tồn tại[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Chu kỳ bán phân rã

Các hạt sơ cấp đa số có thể phân rã thành các hạt khác. Thời gian sống của chúng dao động từ 10−6 đến 10−24 giây. Một số ít hạt sơ cấp được gọi là bền, có thời gian sống rất lớn, có thể coi là bền như electron 1022 năm, prôtôn 1030 năm. Người ta nghiên cứu thời gian sống của hạt sơ cấp thông qua lý thuyết xác suất, dựa trên thời gian để một số lượng n hạt sơ cấp phân rã chỉ còn lại 0.5n hạt

Điện tích[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Điện tích

Một số hạt trung hòa về điện có điện tích bằng không như phôtôn γ và nơtrinô ν. Một số hạt khác mang điện tích âm hoặc dương, với trị số tuyệt đối đều bằng điện tích nguyên tố của electron 1.602 x 10−19 C

Spin[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Spin

Số lạ[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Số lạ

Số lạ là đại lượng đặc trưng lượng tử của các hạt sơ cấp, được đưa ra khi nghiên cứu quá trình phân rã của các hạt mêzôn K: K+, K0, và hyperon Υ: Λ0, Σ+, Σ0, Σ- tuân theo định luật bảo toàn số lạ

Số Baryon[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Số Baryon

Spin đồng vị[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Spin đồng vị

Phản hạt[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Phản hạt

Phân loại các hạt sơ cấp[sửa | sửa mã nguồn]

Các hạt sơ cấp được chia làm 2 nhóm chính là fermion (các hạt tạo nên vật chất trong vũ trụ) và boson (các hạt truyền tương tác).

Hạt Fermion[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Fermion

Fermion gồm 12 loại chia làm 2 nhóm là quark - các hạt nặng và lepton - các hạt nhẹ. Quark gồm 6 loại là up, down, charm, strange, top và bottom. Trong đó vật chất chúng ta thấy hàng ngày có hạt nhân gồm neutron và proton, ở đó neutron được tạo thành bởi 3 quark, 1 up và 2 down còn proton là 2 up và 1 down.

Các hạt fermionspin bán nguyên, ½. Mỗi hạt fermion đều có một phản hạt riêng. Fermion là hạt sơ cấp cấu thành nên vật chất. Chúng được phân loại dựa theo tương tác trong thuyết sắc động học lượng tử và theo mô hình chuẩn có 12 hương của fermion cơ bản, bao gồm 6 quark và 6 lepton.

Các quark[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Quark

Các quark tương tác với nhau bởi lực màu (color force), mỗi quark đều có phản hạt và tồn tại ở 6 hương.

Hệ Tương Điện tích Khối lượng (MeV/c²) Phản quark
1 Trên (u) +⅔ 1.5 to 4 Phản quark trên:\overline{u}
Dưới (d) −⅓ 4 to 8 Phản quark dưới:\overline{d}
2 Lạ (s) −⅓ 80 to 130 Phản quark lạ:\overline{s}
Duyên (c) +⅔ 1,150 to 1,350 Phản quark duyên:\overline{c}
3 Đáy (b) −⅓ 4,100 to 4,400 Phản quark đáy:\overline{b}
Đỉnh (t) +⅔ 178,000 ± 4,300 Phản quark đỉnh:\overline{t}

Các lepton[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: lepton

Lepton (tiếng Hy LạpΛεπτόν) 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 bosonquark.

Có 12 loại lepton được biết đến, bao gồm 3 loại hạt vật chất là electron, muontauon, 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) \epsilon^- \, / \, \epsilon^+ −1 / +1 0,000511 Electron neutrino / Electron phản neutrino \nu_\epsilon \, / \, \overline{\nu}_\epsilon 0 <0,000003
Muon / Phản muon \mu^- \, / \, \mu^+ −1 / +1 0,1056 Muon neutrino / Muon phản neutrino \nu_\mu \, / \, \overline{\nu}_\mu 0 <0,19
Tauon / Phản tauon \tau^- \, / \, \tau^+ −1 / +1 1,777 Tau neutrino / Tau phản neutrino \nu_\tau \, / \, \overline{\nu}_\tau 0 <18,2

Hạt Gauge boson[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: boson

Boson gồm 4 loại hạt tương ứng với 4 loại tương tác cơ bản là - photon - tương tác điện từ - graviton - tương tác hấp dẫn - gluon - tương tác mạnh - weak boson (gồm 2 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:

Hiện tại, các thuyết vật lý dự đoán về sự tồn tại của một số boson khác như:

Tương tác của các hạt sơ cấp[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Lực cơ bản

Tương tác mạnh[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Tương tác mạnh

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 từ[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Tương tác điện từ

Tương tác yếu[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Tương tác yếu

Tương tác hấp dẫn[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Tương tác hấp dẫn

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]