Các hạt nhân nguyên tử là tập hợp của các hạt proton và neutron. Tất cả các proton đều mang cùng một điện tích dương. Lực điện tử ra lệnh cho chúng phải đẩy nhau, thế mà chúng vẫn ương [r]
(1)Nhân dịp giao lưu với bác Phạm Văn Thiều, Câu lạc xin gửi tới bài dịch bác lực cấu tạo vũ trụ, với nguyên gốc Trịnh Xuân Thuận Hãy ý đến giọng văn cách sử dụng thuật ngữ Vật lý dịch giả Một dịch mà người sáng tác nguyên mẫu cũng phải hài lòng
Phạm Văn Thiều chuyển ngữ
Màn đêm buông, Những đèn bật sáng Rồi giông tới Những tia chớp chiếu sáng bấu trời Gió giật mạnh Những bị gíó bứt khỏi cành lượn lờ không theo đường cong ngoạn mục trước đậu xuống đất Trong cảnh tượng quen thuộc sống thường nhật bộc lộ lực tự nhiên Toàn biến đổi diễn giới xung quanh thực thơng qua lực Chỉ có bốn lực tạo phong phú đa dạng biến đổi chuyển động tự nhiên Lực hấp dẫn trái đất làm cho úa tàn rơi xuống đất sau lượn lờ theo gió Lực điện từ tạo ánh sáng nhà tia chớp bầu trời Lực hạt nhân gọi "yếu" gây phân rã nguyên tử phóng xạ, cho phép nhà máy điện hạt nhân hoạt động bình thường, cung cấp điện đến nhà cho Lực hạt nhân gọi "mạnh" cho phép tồn hạt nhân nguyên tử tạo nên nhà cửa, hoa lá, cối đất đai
Lực hấp dẫn
Chất keo dính vũ trụ
Lực hấp dẫn ngự trị giới vĩ mô Vai trị trái đất đuợc nhận từ tiếng bập bẹ loài nguời: tất ca vật rơi từ cao xuống thấp Trong vũ trụ Aristote vào kỷ thứ trước Công nguyên, chuyển động thẳng đứng đặc trưng cho giới khơng hồn hảo trái đất mặt trăng.Thế giới hoàn hảo hành tinh khác, mặt Trời ngơi có chuyển động trịn lý tưởng khơng bị lực hấp dẫn chi phối Khái niệm hấp dẫn vũ trụ , tức hấp dẫn tác động đến toàn vũ trụ, xuất với Newton vào kỷ 17 Lực hấp dẫn chinh chất "keo dính" vũ trụ Nó hút vật phía vật khác Nó giữ cho mặt đất, giữ cho mặt Trăng quay quanh trái Đất hành tinh quay xung quanh mặt Trời, giữ cho thiên hà thiên hà đám thiên hà Nếu loại bỏ lực hấp dẫn đi, trở nên trôi không gian Mặt Trăng hành tinh tan tác khoảng bao la vũ trụ
Khơng có thoát ành hưởng hấp dẫn Tất khối lượng hay lượng phải tuân theo luật lệ Nhưng có điều nghịch lý là, có ảnh hưởng rộng khắp vậy, lực hấp dẫn lại yếu Nó lực yếu số bốn lực tự nhiên Ở mức độ hạt sơ cấp, lực nhỏ không đáng kể Nguyên tử hydrogen, nguyên tử đơn giản nguyên tử nhẹ số tất nguyên tố vũ trụ, gồm có electron liên kết với proton Lưc hấp dẫn electron proton nhỏ lực điện hai hạt cỡ 1040 (1 40 số tiếp theo) lần Nguyên tử hydrogen nhỏ (cỡ 10-8 cm = 0,00000001 cm) lực điện đủ mạnh để kéo electron lại gần proton Nếu loại bỏ lực điện đi, để lại lực hấp dẫn, nguyên tử hydrogen phồng to chiếm toàn vũ trụ Lực hấp dẫn yếu tới mức hút giữ cho electron cách proton khoảng nhỏ vài chục tỉ năm ánh sáng
(2)70 ký) không cảm nhận lực hấp dẫn mà người đối thoại với bạn (giả sử người nặng 50 ký) tác dụng lên cảm thấy bị "hút" phía người hồn tồn lực hấp dẫn mà khác Khi bạn qua tịa nhà lớn nặng hàng bạn khơng nhận thấy bị hút áp vào tường Cần phải có dụng cụ tinh xảo đo ảnh hưởng hấp dẫn tòa nhà lớn Chỉ thang thiên văn lực hấp dẫn thực cảm nhận có tiếng nói nình Khối lượng lớn trái Đất (cỡ x 1027 g) giữ cho khỏi phải trôi không gian, nhà du hành khoang tàu vũ trụ giữ cho mặt Trăng không trôi dạt xa trái đất Mặt Trời (nặng 1033 g), (nặng cỡ 1033 g), thiên hà (1045 g), cụm thiên hà (1046 g), đám thiên hà 1048 g) cuối cùng, vũ trụ (?) tạo nên nấc thang tăng dần khối lượng vương quốc mở rộng mãi lực hấp dẫn ngự trị với tư cách ông chủ độc tài
[Isaac Newton 1642-1727: Lực hấp dẫn ] [Barnard Faraday 1791-1867: Lực điện từ] [Joyce Yukawa 1907-1981: Lực tương tác hạt nhân mạnh] [Enrico Fermi 1901-1954: Lực tương tác hạt nhân yếu] Lực Điện từ
Chất keo dính nguyên tử
Như thấy, lực điện từ mạnh lực hấp dẫn Sức mạnh lực điện từ làm cho nam châm dễ dàng hút đinh bất chấp lực hấp dẫn toàn khối lượng Trái Đất tác dụng lên Lực điẹn từ tạo nên nguyên tử cách buộc electron (mang điện tích âm)vào hạt nhân Một hạt nhân nguyên tử tâp hợp loại protn (mang điện dương) neutron (hạt có khối lượng gần proton, khơng mang điện, tên rõ) đươc liên kết với lực hạt nhân mạnh Như vậy, cần cộng điện tích dương proton ta có điện tích dương hạt nhân
Trong giới điện tử, người ta biết danh thiếp có ghi điện tích dương âm Bởi trái với lực hấp dẫn -lực tác dụng lên tất khối lượng lượng-, lực điện từ có phân biệt rõ ràng Tất hạt khơng có điện tích, chẳng hạn hạt ánh sáng (photon) hạt neutron bị loại không thèm biết tới Đối với hạt mang điện, lực điện từ áp đặt cho chúng quy tắc ứng xử nghiêm ngặt: điện tích trái dấu hút điện tích dấu đẩy Một proton electron hút nhau, hai proton đẩy Trái với lực hấp dẫn có hút, lực điện từ hút đẩy tuỳ thuộc vào điện tích
(3)Như tên rõ, lực điện từ có chất kép Nó hút đẩy đinh dính vào nam châm lực từ Hai mặt lực điện từ liên hệ khắng khít với Mặt khơng tách rời khỏi mặt Một điện tích chuyển động sinh lực từ Một từ trường biến thiên lại gây dòng điện Từ trường Trái Đất làm cho kim la bàn nhà thám hiểm cực Bắc kết chuyển động hạt tích điện (các proton electron) vùng tâm Trái Đất Những vùng nóng bị nén mạnh áp lực lớp vỏ Trái Đất tới mức tâm Trái Đất khơng cịn rắn mà trạng thái magma dung nham lỏng vật chất phân tách thành proton electron Cũng tương tự nhu vậy, từ trường Mặt Trời, Ngân Hà kết chuyển động vật chất phân tách thành điện tích
Sự kết nối khắng khít điện từ nhà vật lý người scotland James Maxwell thực vào năm 1864
Lực yếu
Lực gây phân rã
Vật chất nói chung khơng phải vĩnh cửu Trong số hàng trăm hạt "sơ cấp" tạo nên vật chất có hạt Xếp vào hàng hạt hoi electron, photon hạt trung hịa có khối lượng khơng nhỏ bé có tên neutrino Cịn lại tất hạt khác sống trọn đời rối chết Ngay proton mon men tới cõi (tuy nhiên đời dài, tới hàng ngàn tỉ tỉ tỉ năm (1032năm) Cái chết hạt sơ cấp thể phân rã thành hạt khác Quá trình tiếp diễn hồn tồn biến hóa thành hạt bất từ hay gọi hạt bền
Lực điều khiển phân rã biến hóa lực có biệt danh "yếu" Như tên rõ, lực không mạnh Mặc dù lớn lực hấp dẫn nhiều, lực yếu lực điện từ tới 1000 lần Miền tác dụng nhỏ Nó có sức mạnh giới nguyên tử, tức khoảng cách cỡ 10-16 cm Trong sống hàng ngày chúng ta, lực ẩn kín tới mức người ta phát cách tình cờ Vào đêm năm 1896, nhà vật lý người Pháp Henri Becquerel tình cớ đặt kính ảnh vào ngăn kéo cạnh tinh thể sulfat uranium Hôm sau ông quay lại lớp bí mật phủ lên kính ảnh Nghiên cứu kỹ, ơng phát nguyên tử uranium phân rã thành hạt khác làm đen kính ảnh Ơng gọi q trình phân rã "phóng xạ"
Lực yếu chiếm vị trí cách biệt bốn lực: ngồi tính yếu ra, cịn dùng để "gắn kết" hạt lực khác Nó an phận làm cho vật chất chết cách bắt phải phân rã Nếu lực biến khơng khiến cho người ta cảm nhận thiếu vắng tức khắc Mặt Trời tắt sau vài triệu năm (thay chục tỷ năm) lực yếu gây số phản ứng hạt nhân lòng Mặt Trời, phản ứng hạt nhân cung cấp lượng tuổi thọ cho Nhưng, hết, vật chất sống lâu Vũ trụ dó nhan nhản đủ loại hạt kỳ quặc chung sống với loại hạt electron, photon proton quen thuộc Một hóa học xa lạ, sống phức tạp khác biệt với sống (sự sống dựa hóa học carbon) nảy nở phát triển
Lực mạnh
Chất keo dính hạt:
(4)làm vua mà!
Cuộc phiêu du vào hế giới vật chất nhà vật lý suốt hai mươi năm qua tiết lộ cho họ thấy proton lẫn neutron hạt sơ cấp chia người ta tưởng Thực tế chúng tạo hạt sơ cấp có tên "quark" đặt người phát minh chúng nhà vật lý người Mỹ thích văn chương, Murray Gell-Mann Ơng nhớ tới câu "Ba quark cho Muster Mark" tiểu thuyết Finnegans Wake nhà văn, nhà sáng tạo ngp-n ngữ tuyệt vời James Joyce Cũng cho "Muster Mark", ba số quark cần thiết để tạo nên proton neutron Chất keo kết dính ba hạt lực mạnh Nếu lực mạnh biến đi, sống giới quark tự do, khơng cịn proton chẳng có neutron, khơng có ngun tử chẳng có phân tử, khơng có Trái Đất chẳng có Mặt Trời, khơng có ngơi chẳng có thiên hà
Sau làm quen với bốn lực, phải làm quen rộng với định luật chi phối giới vi mô Sự làm quen quan trọng để hiểu tiến hóa vũ trụ, lẽ vô nhỏ đẻ vô lớn vũ trụ nảy từ "gần gì" Lại lần nữa, đây, với cặp không-thời gian, lẽ phải thông thường lại phải chịu thử thách cam go