Bài giảng thiên văn học: 11 particles and forces

Diễn giả: ĐẶNG VŨ TUẤN SƠN VIETNAM ASTRONOMY & COSMOLOGY ASSOCIATION CÁC NỘI DUNG CHÍNH  Hạt gì?  Các loại hạt  Cấu tạo vật chất  Hạt truyền tương tác  Bốn loại lực tự nhiên HẠT CƠ BẢN LÀ GÌ? Lịch sử Khái niệm yếu tố hình thành từ 2000 năm trước Cơ thứ nhỏ nhất, mà từ tạo thành giới Phương Tây: phổ biến quan niệm yếu tố Đất, Nước, Không khí, Lửa (theo Aristotle) Phương Đơng: lưỡng nghi, ngũ hành HẠT CƠ BẢN LÀ GÌ? Lịch sử John Dalton (1766-1844) người đưa định nghĩa mô hình ngun tử Theo đó, ngun tử thành phần nhỏ cấu tạo nên vật chất Phản ứng hóa học phản ứng xảy va chạm nguyên tử HẠT CƠ BẢN LÀ GÌ? Lịch sử Mơ hình ngun tử đại Niels Bohr (1885-1962) đề xuất năm 1913 Theo mơ hình này, ngun tử khơng phải nhỏ Nó gồm electron (điện tử) chuyển động quanh hạt nhân (hạt nhân gồm neutron proton) Mỗi electron chuyển động quanh hạt nhân quĩ đạo tương ứng với mức lượng khác HẠT CƠ BẢN LÀ GÌ? Ngày nay, người ta biết có hạt nhỏ tạo thành neutron proton gọi quark Tuy nhiên mơ hình ngun tử Bohr thừa nhận Thế giới hạt chia làm hai nhóm Fermion (hạt tạo thành vật chất) Boson (hạt truyền tương tác – trừ boson Higgs) (Bảng hạt hình bên loại nhất) HẠT TRUYỀN TƯƠNG TÁC Hạt truyền tương tác, gọi chung boson, hạt truyền tương tác (các lực) hạt tạo thành vật chất (fermion) Bản thân lực tương tác trực tiếp tức thời vật chất Bản chất lực dòng dịch chuyển boson Do đó, lực cần có thời gian để truyền Lực tức thời CÁC LỰC CƠ BẢN Tất tương tác mà hàng ngày cảm nhận được, liên kết vật chất để tạo thành toàn vũ trụ thuộc bốn loại gồm:  Hấp dẫn  Điện từ  Hạt nhân (hay hạt nhân mạnh)  Yếu (hay hạt nhân yếu) LỰC HẤP DẪN Tương tác hấp dẫn tương tác xảy hai vật (hay hạt) có mang khối lượng Về giá trị, tương tác yếu (tính theo cơng thức Newton) Tuy vậy, loại tương tác đồng thời có phạm vi tác dụng xa vơ hạn bị cản lại vật chất hay tương tác khác Theo thuyết tương đối rộng Einstein, vật có khối lượng tạo nên trường hấp dẫn quanh Do đó, thực tế hạt khơng khối lượng chịu tác động hấp dẫn LỰC ĐIỆN TỪ Tương tác điện từ xảy hạt mang điện Giống với tương tác hấp dẫn, tương tác điện từ tỷ lệ thuận với điện tích hai hạt tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách Tuy nhiên, có giá trị lớn nhiều tương tác hấp dẫn Lực điện từ loại lực phổ biến đời sống kĩ thuật Ngoài thiết bị điện, sấm sét, lực ma sát, lực đàn hồi, lực căng dây, lực bắp sinh lực điện từ TƯƠNG TÁC HẠT NHÂN MẠNH Tương tác hạt nhân hay gọi tương tác hạt nhân mạnh, ngắn gọn tương tác mạnh, tương tác đóng vai trò liên kết quark hadron (proton, neutron, ) hadron hạt nhân nguyên tử Đây tương tác có giá trị lớn nhất, đóng vai trò quan trọng việc tạo thành vật chất TƯƠNG TÁC YẾU Tương tác yếu, hay tương tác hạt nhân yếu, tương tác gây biến đổi hạt quark chúng hấp thụ hay phát xạ W hay Z boson Và gây phân rã neutron, biến đổi neutron proton Tương tác yếu đóng vai trò gây phân rã biến đổi hạt nhân Do chúng nguyên nhân giới hạn số lượng nguyên tố hóa học vũ trụ, q trình phóng xạ, phân hạch THỐNG NHẤT CÁC HẠT VÀ CÁC LỰC Trong nhiều năm, khoa học cố gắng thống hạt lực vào mơ hình chung Đã có lý thuyết thống tương tác điện từ, tương tác mạnh yếu Tuy nhiên lại mâu thuẫn với tương tác hấp dẫn Một giả thuyết khác gọi “thuyết dây” cho có phần tử gọi “dây” mà tần số dao động khác biểu thành hạt khác với tương tác chúng Tuy nhiên mơ hình đến chưa có chứng Việc thống hạt lực ngày coi mũi nhọn hàng đầu vật lý lý thuyết Diễn giả: ĐẶNG VŨ TUẤN SƠN VIETNAM ASTRONOMY & COSMOLOGY ASSOCIATION