Đang tải... (xem toàn văn)
• Hadrons là những hạt thể hiện tương tác mạnh.. Tiếng Hy Lạp Hadron: mạnh Baryon: nặng Meson: trung bình.[r]
(1)Vật lý hạt
Lê Quang Nguyên
www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen nguyenquangle59@yahoo.com
Nội dung Các hạt nguyên tử
a Mở đầu
b Các hadrons: baryons mesons c Các leptons
d Phản hạt
2 Máy gia tốc máy dò hạt Các hạt
4 Hạt lịch sử vũ trụ Câu hỏi trắc nghiệm
1a Mở đầu
• Cho đến biết hạt:
– Photon γ – Electron e–
– Proton p – Neutron n
– π meson: π0, π+, π–
– Electron-neutrino νe
• Chúng ta biết phản hạt:
– Positron e+
– Phản electron-neutrino νe
trong tương tác hạt nhân
trong phân rã β–
trong phân rã β+
1a Mở đầu (tt) • Cho đến nhà khoa học
tìm 100 hạt nguyên tử
• Mỗi hạt lại có phản hạt tương ứng • Chúng ta biết bốn loại tương tác, theo cường độ giảm dần:
– Tương tác mạnh (hạt nhân) – Tương tác điện từ
– Tương tác yếu (phân rã β) – Tương tác hấp dẫn
Trong số trường hợp, phản hạt trùng với hạt
(2)1b Các hadrons: baryons mesons
• Hadrons hạt thể tương tác mạnh
• Chúng có loại tương tác khác
• Hadrons chia làm hai loại:
– Baryons – Mesons
• Các hadrons mang điện dương, âm hay trung hòa
Tiếng Hy Lạp Hadron: mạnh Baryon: nặng Meson: trung bình
1b Các baryons • Baryons fermions
– n, p
– Λ, Σ, Ω, Δ, Ξ
• Số baryon B: số lượng tử gán cho baryon
– Các baryons có B = +1
– Phản hạt chúng có B = –1
• Trong phản ứng số baryon bảo tồn
Fermions: hạt có spin bán ngun
Nucleons
Hyperons
e
n→ + +p e− ν B: = + +
Baryon phải xuất cặp phản ứng
1b Các mesons • Mesons bosons
– π, K, η, J/ψ, ρ,Υ
• Mesons phản mesons có B =
Bosons: hạt có spin nguyên
p→ +n π+ B: = +
Meson xuất riêng lẻ phản ứng
1c Các leptons
• Leptons fermions, có spin ẵ, rt nh ã Khụng th hin tng tỏc mạnh
• Đặc trưng số leptonL = 1, phản hạt có L = –1
Điện tích(e)
–1
Tau τ– Lτ =
0 Tau neutrino ντ
3
–1
Muon μ– Lμ =
0 Muon neutrino νμ
2
–1
Electron e– Le =
0 Electron neutrino νe
(3)1c Các leptons (tt)
• Số lepton hệ bảo toàn phản ứng
e
e µ
µ−→ + +− ν ν
Le: = – +
Lμ: = + +
Các lepton hệ phải xuất cặp
1d Phản hạt
• P Dirac (1927) tiên đốn tồn phản hạt mở rộng Cơ học lượng tử cho hạt tương đối tính
• C D Anderson (1932) phát phản hạt (positron) tia vũ trụ
• Phản hạt có điện tích, số baryon, số lepton trái dấu, hay trùng với hạt
• Hiện tượng sinh hủy cặp: e e
γ → +− +
2 e−+ →e+ γ
Photon phân rã thành cặp hạt - phản hạt
Cặp hạt - phản hạt biến mất, tạo photon
2a Máy gia tốc hạt
• Các nhà khoa học tìm hạt cách:
– Tìm kiếm tia vũ trụ
– Cho hạt lượng cao đến va chạm máy gia tốc hạt, tạo hạt
• Trong máy gia tốc, hạt gia tốc điện từ trường
• Máy gia tốc CERN, nơi phát bosons W Z
• Mơ hoạt động máy LHC CERN
2b Máy dò hạt
(4)3a Các hạt
• Thực nghiệm xác nhận thuyết “Mơ hình chuẩn”, theo tất cấu tạo từ 12 hạt phản hạt chúng
• Các hạt có spin ½, gồm hai nhóm:
– Nhóm leptons – Nhóm quarks
• Chúng tương tác thông qua bosons truyền:
– tương tác điện từ: photon γ – tương tác yếu: bosons W–, W+, Z0
– truyền tương tác mạnh: gluons g
3b 12 hạt
3d Các boson truyền tương tác 3e Cấu tạo hadrons
• Các baryons cấu tạo từ ba hạt quarks • Các phản baryons gồm ba phản quarks • Các mesons cấu tạo từ quark
(5)Câu hỏi
Hạt sau xuất phân rã beta để lượng động lượng bảo toàn?
(a) alpha (b) neutrino (c) lepton (d) proton
Trả lời câu hỏi
• Đó hạt electron neutrino νe, xuất positron,
• hay phản hạt , xuất electron
• Câu trả lời (b) e ν
e
p→ + +n e+ ν
e
n→ + +p e− ν
Câu hỏi
Nhóm hạt sau tương tác mạnh?
(a) Baryons (b) Mesons (c) Leptons (d) Hadrons
Trả lời câu hỏi
(6)Câu hỏi
Hạt sau thuộc nhóm hadrons? (a) Electron
(b) Proton (c) Muon (d) Tau
Trả lời câu hỏi
• Proton baryon thuộc nhóm hadrons • Các hạt cịn lại leptons
• Câu trả lời (b)
Câu
Hạt sau cấu tạo từ quark phản quark?
(a) Electron (b) Proton
(c) π meson (pion) (d) Neutron
Trả lời câu
• Pion meson, quark phản quark tạo nên
(7)Câu
Hạt Ξ– baryon có spin s = ½ điện tích q
= –1 Hạt chứa hai quark lạ tổ hợp ba quark Đó tổ hợp sau đây?
(a) (ssd) (b) (sdu) (c) (usd) (d) (ssu)
Trả lời câu
• Biết điện tích quark u 2/3, quark d s –1/3, điện tích tổ hợp là:
• Câu trả lời (a) Tổ hợp Điện tích
(a) ssd –1/3 – 1/3 – 1/3 = –1 (b) sdu –1/3 – 1/3 + 2/3 = (c) usd 2/3 – 1/3 – 1/3 = (d) ssu –1/3 – 1/3 + 2/3 =