Vật lý hạ nguyên tử và ứng dụng

VẬT LÝ HẠ NGUYÊN TỬ• Là ngành nghiên cứu về bản chất của các hạt cấu tạo nên vật chất cũng như tương tác giữa chúng.. • Có thể gọi đây là vật lý năng lượng cao vì đa số các hạt không

VẬT LÝ HẠ NGUYÊN TỬ

• Là ngành nghiên cứu về bản chất của

các hạt cấu tạo nên vật chất cũng như

tương tác giữa chúng

• Có thể gọi đây là vật lý năng lượng cao

vì đa số các hạt không xuất hiện trong

điều kiện môi trường tự nhiên mà chỉ

được tạo ra hay phát hiện thông qua sự

va chạm của các hạt nhờ máy gia tốc

TỔNG QUAN

• Hiện nay hướng nghiên cứu chủ yếu tập trung

vào các hạt hạ nguyên tử ( những hạt có cấu trúc

nhỏ hơn nguyên tử) gồm electron, proton và

neutron.

• Có 2 loại hạt:

– Hạt cơ bản ( hạt sơ cấp): những hạt không thể chia

nhỏ hơn được nữa như electron và photon

– Hạt tổ hợp: những hạt được cấu thành bời các hạt

khác như proton - neutron được cấu thành từ các

hạt quark

MÔ HÌNH CHUẨN

• Là mô hình miêu tả về lực tương tác

mạnh, tương tác yếu, lực điện từ

bằng việc sử dụng các hạt truyền

tương tác, gauge boson

• Mô hình gồm 24 hạt cơ bản chứa

trong vật chất và các hạt truyền

tương tác.

Hình ảnh mô tả 6 quark, 6 lepton và tác động giữa các hạt theo mô hình chuẩn

• Lepton là những hạt cơ bản, có spin bán nguyên,không tham gia vào tương tác mạnh nhưng tuân theo nguyên lý loại trừ Pauli.

• Quark là hạt sơ cấp và là một thành phần cơ bản của vật chất.

Hạt Higgs

• là hạt cơ bản trong mô hình chuẩn của ngành vật lý và là một trong những loại hạt boson.

• Năm 1964 Peter Higgs là người đầu tiên công bố giả thuyết về hạt higgs Năm 2012 phát hiện ra hạt Higgs thông qua máy gia tốc hạt

• Việc phát hiện ra hạt Higgs, một loại hạt hạ nguyên tử, có thể giúp loài người giải thích nguyên nhân tại sao mọi dạng vật chất trong vũ trụ có khối lượng Không chỉ có ý nghĩa đối với vũ trụ, với hạt Higgs, con người sẽ

có thêm nguồn năng lượng mới, giúp tạo nên những thành tựu công nghệ đột phá trong giao thông và viễn thông.

Hình mô phỏng quá trình tìm kiếm hạt Higgs bằng cách cho các luồng hạt proton va chạm trực diện với tốc độ cực lớn trong máy

gia tốc

Lý thuyết

Hạt hạ nguyên tử

Khái niệm

Hạt hạ nguyên tử là khái niệm để chỉ các hạt cấu thành nên nguyên tử Cùng với các hạt được giải phóng trong các phản ứng hạt nhân hay phản ứng phân rã

Electron Proton Neutron

Trong vật lý hiện đại, các hạt như các Quark(proton…), Lepton(electron, positron,

neutrino…), gauge, boson, photon là các hạt sơ cấp

“Đây là những hạt sơ cấp được xem là tồn tại như một hạt nguyên vẹn, đồng nhất, không thể tách thành các thành phần nhỏ hơn”.

Các hạt hạ nguyên tử

Ví dụ

Nguyên tử Heli

Proton Neutron Electron

Các hạt Proton, Neutron, Electron là các hạt

sơ cấp cấu thành nên nguyên tử Heli

Tính chất các hạt sơ cấp

Khối lượng nghỉ hay khối lượng tĩnh của một vật là khối lượng của vật xét trong một hệ quy chiếu mà theo hệ số đó, vật đứng yên

Đại đa số vật chất, trừ photon và notron, đều có khối lượng nghỉ khác không

Khối lượng nghỉ

Thời gian tồn tại

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, proton1030 năm

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 mêzon K: K+, K0, và hyperon Υ: Λ0, Σ+, Σ0, Σ- tuân theo định luật bảo toàn số lạ

Số lạ

Phản hạt của một hạt sơ cấp là hạt có cùng khối lượng như hạt đã cho, song có một hoặc một số tính chất vật lý khác cùng độ lớn nhưng có chiều

ngược lại

Ví dụ, với điện tử và phản hạt của nó positron thì có điện tích trái dấu, notron và phản notron là momen từ

Hầu hết các hạt cơ bản đều có phản hạt, riêng photon thì không - phản của photon cũng chính là photon

Phản hạt

Các cặp phản hạt

Phân loại hạt sơ cấp

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).

Bosons

Chúng là loại hạt duy nhất tuân theo thống kê Bose-Eistein nghĩa là chúng có thể nằm cùng một trạng thái lượng tử(không tuân thủ nguyên lý Pauli) Theo lý thuyết thống kê spin, chúng có spin lấy giá trị nguyên

Hadron

Là hạt tổ hợp có vai trò trọng yếu trong lực tương tác mạnh Hadron bao gồm:

Baryon: spin bán nguyên

Meson: spin nguyên

Fermions

Trong vật lý hạt, fermion là các hạt có spin nửa nguyên Các hạt này đặt theo tên của Enrico Fermi Trong Mô hình chuẩn, có hai kiểu fermion cơ

bản: quark và lepton

Tương tác của các hạt sơ cấp

Tương tác mạnh

Tương tác mạnh hay lực mạnh là một trong bốn tương tác cơ bản của tự nhiên Lực này được chia làm hai thành phần, lực mạnh cơ bản và lực mạnh

dư

Tương tác điện từ

Tương tác yếu

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 tronglý thuyết điện yếu

Tương tác hấp dẫn

Trong vật lý học, lực hấp dẫn là lực hút giữa mọi vật chất và có độ lớn tỷ lệ thuận với khối lượng của chúng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách của hai vật

Các fermion tuân theo thống kê Fermi-Dirac

Khảo sát Quark

Quark (phát âm /ˈkwɔrk/ hay /ˈkwɑrk/) (đôi khi gọi là hạtquac) là một hạt cơ bản sơ cấp và

là một thành phần cơ bản của vật chất Các quark kết hợp với nhau tạo nên các hạt tổ hợp còn gọi là các hadron, với những hạt ổn định nhất là proton và neutron - những hạt thành phần của hạt nhân nguyên tử

Có 6 loại quark, còn được biết đến

là hương: lên (u), xuống(d), duyên (c), lạ (s), đỉnh (t), và đáy (b).

Có điện tích, khối lượng, màu tích, và hương, các quark là các hạt cơ bản duy nhất được

biết đến có tham gia vào cả 4 tương tác cơ bản của vật lý học hiện nay: tương tác điện

từ, tương tác hấp dẫn, tương tác mạnh và tương tác yếu.

Khảo sát Lepton

Lepton là những hạt cơ bản, có spin bán nguyên (spin 1⁄2) không tham gia vào tương tác mạnh, nhưng tuân theo nguyên lý loại trừ Pauli.

Hạt lepton nỏi tiếng nhất chính là electron, nó chi phối gần như mọi phản ứng hóa học, chiếm các vị trí trong obitan nguyên tử và gắn liền trực tiếp mọi tính chất hóa học của các nguyên tố

Tauon Neutrion

Tham gia vào cả 4 tương tác cơ bản của vật lý học hiện nay: tương tác điện từ, tương tác hấp dẫn, tương tác mạnh và tương tác yếu

Video Electron-Proton-Neutron

Thư giãn và cảm nhận !

XẠ TRỊ BẰNG PROTON

1989 Trung tâm điều trị proton đầu tiên được thành lập

1961 Phòng thí nghiệm gia tốc hạt nhân Harvard (HCL) và Bệnh viện Massachusetts (MGH) hợp tác theo đuổi liệu

phapr proton

Xạ trị proton là gì?

Xạ trị proton hay là một liệu pháp xạ trị ngoài sử dụng chùm hạt proton có năng lượng cao thông thường từ 160 tới 230 MeV khi đó nó có tốc độ bằng khoảng 70- 80% tốc độ ánh sáng Chùm hạt proton được phát ra nhờ máy gia tốc hạt có thể là cyclotron hoặc synchrotron.

Xạ trị proton hay là một liệu pháp xạ trị ngoài sử dụng chùm hạt proton có năng lượng cao thông thường từ 160 tới 230 MeV khi đó nó có tốc độ bằng khoảng 70- 80% tốc độ ánh sáng Chùm hạt proton được phát ra nhờ máy gia tốc hạt có thể là cyclotron hoặc synchrotron.

Ưu điểm của xạ trị proton

Ưu điểm của xạ trị proton

Phân loại

Chiếu xạ bằng tán xạ đôi Quét chùm điểm

Chiếu xạ bằng tán xạ đôi

Chiếu xạ bằng quét chùm điểm

Máy tính điều khiển

Điều khiển quá trình chiếu xạ Kết nối hệ thống

Một số bệnh ung thư có thể được điều trị bằng liệu pháp

proton Một số bệnh ung thư có thể được điều trị bằng liệu pháp

proton

Câu hỏi phần lý thuyết

1 Mô hình chuẩn dùng để nghiên cứu trong vật lý hạt gồm bao nhiêu hạt

cơ bản

• A 24 hạt cơ bản

• B 12 hạt quark và 12 hạt lepton.

• C Cả A và B đều đúng

Câu hỏi phần lý thuyết

2 Fermi được phân thành mấy nhóm

• A Hai nhóm: Quark và Boson

• B Hai nhóm: Quark và Lepton.

• C Ba nhóm: Hadron, Lepton và Quark

Câu hỏi phần lý thuyết

3 Xạ trị proton đượcphân thành mấy loại

• A Bốn

• B Ba

• C Hai

CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC ANH CHỊ

ĐÃ LẮNG NGHE