Tương tác giữa các hạt cơ bản và bảo toàn trong vật lý hạt nhân

Các hạt lạ và đối xứng SU(3)

Vấn đề là ở chỗ các hạt lạ được sinh ra theo từng cặp do tương tác mạnh, nhưng lại phân rã từng hạt đơn lẻ thành các hạt không lạ theo tương tác yếu. Trên cơ sở đối xứng SU(3) các hạt lạ và không lạ được xắp xếp thành những đa tuyến chung: đa tuyến 8 và 10 các baryon.

Các Quark

Ngay lập tức, các trạng thái kích thích của hệ này đợc tính toán và tất cả đều đợc thực nghiệm quan sát, hơn nữa các giá trị đặc trng đều trùng hợp với lý thuyết việc đa thêm quark duyên c vào trong lý thuyết đối xứng unita là hoàn toàn đúng đắn.Việc khám phá ra hạt J / ψ có tầm quan trọng đối với vật lý hạt cơ bản và các tác giả Sting và B.Richter đợc nhận giải noben năm 1976. Việc đa thêm quark đẹp vào để giải thích cấu trúc hạt tơng tự nh năm 1975 khi phát hiện ra hạt τ là lepton thứ 5 thì đòng thời tồn tại hạt neutrino ντ.

Hơng vị và màu sắc : a) Hơng vị

Lúc đó ,toàn bộ vật chất ở trạng thái “nén cực mạnh” các quá trình xảy ra ở những thời gian cực ngắn, với năng lợng rất cao .Chính ở trong miền đó, nhng ranh giới của thống nhất vĩ đại xuất hiện và dấu vết của chúng còn lại đến ngày nay. Nh vậy: trong TTM các tích màu đóng vai trò nh điện tích và các gluon đóng vai trò nh photon trong TTĐT.Lý thuyết tơng tác các quark và gluon goi sắc động lực học lợng tử ( SĐLH ). Hiện tợng đó nh sau:ở giới hạn những khoảng cách vô cùng bé , giữa các quark tơng tác màu của chúng bị mất đi: trong miền cực bé này, các quark là tự do.

Các quá trình tơng tác yếu (TTY)

Nh thế mỗi dòng hạt pn sinh proton và huỷ neutron (hoặc huỷ phản proton và sinh phản neutron) dòng eνe sinh electron và huỷ neutrino νe hoặc sinh cặp electron và phản neutrino Hai dòng này thuộc lớp… các dòng có điện (hay dòng mang điện). Tơng ứng với điều này Lagrarien của hệ tỉ lệ với tích của dòng mang điện dơng và dòng mang điện âm.sơ đồ tơng tác của 2 dòng trên biểu diễn 2 quá trình: phân rã và tơng tác 4 Fermion (hình vẽ). Nếu toàn bộ dòng mang điện có 2 phần, mang điện dơng (pn+ν%ee)và mang điện âm (np eν+ e)thì lagradien tơng tác toàn phần là tích của (pn+ν%ee np e)( + νe)gồm 4 số hạng biểu diễn mọi quá trình TTY, hai số hạng đã nói ở trên và 2 số hạng chéo.

Cơ chế trao đổi của tơng tác yếu

Nh vậy theo quan điểm các dòng yếu thì các hạt thực là các trạng thái quay d’, s’,b’ , còn theo quan điểm khối lợng thì các hạt thực là d,s,b. Do định luật bảo toàn điện tích, trong số các boson trung gian phải có các hạt mang điện và các hạt trung hoà. Giản đồ Feynman của một vài quá trình biểu diễn hình trên , so sánh với hình dới của lý thuyết Fermi ta thấy rõ ý nghĩa của từ ngữ trung gian và có nhiều hạt trung gian tham gia, các giản đồ Feynman phức tạp hơn nhiều trờng hợp TTĐT và có một số giản đồ “ bị cấm”.

Sự thống nhất vĩ đại của các loại tương tác

 Có thể tóm tắt sơ đồ cấu tạo của vũ trụ như sau : Vật chất tồn tại dưới hai dạng : hạt và trường vơí dạng hạt có các hạt cơ bản ( theo ý nghĩa là các viên gạch tạo nên mọi hạt khác ). Sự gom góp dần dần các số liệu thực nghiệm về các phản ứng có các Lepton tham gia đã đa các nhà bác học đến kết luận mỗi loại Lepton có một đặc trng nào đó làm phân biệt nó với lại cái khác. Phát biểu định luật bảo toàn số lepton: “Trong mọi phản ứng giữa các hạt tổng đại số các lepton của mỗi thế hệ trớc và sau phản ứng Phải bằng nhau .”.

Định luật bảo toàn số Baryon

Chúng ta bắt đầu bằng việc thêm một định luật bảo toàn nữa vào bảng liệt kê các định luật bảo toàn đã từng quen thuộc với chúng ta nh bảo toàn năng lợng, điện tích, động lợng và mômen. Điều này thật may mắn cho chúng ta vì nếu không tất cả các proton trong vũ trụ sẽ dần dần chuyển thành pozitron cùng với hậu quả vô cùng tai hoạ đối với môi trờng. Bảo toàn số baryon tỏ ra rất hữu ích trong việc giải thích nhiều phân rã và phản ứng của các hạt không bị cấm bởi các định luật bảo toàn khác nhng đơn giản là không xảy ra.

Định luật bảo toàn năng lợng 1. Tổng quan về năng lượng

Định luật bảo toàn số nucleon ( Bảo toàn số A )

Nếu như mặt trời và quả đất có điện tích dương lớn hơn điện tích âm là 10-31 lần thì đó sẽ là thảm hoạ vì khi đó lực đẩy giữa chúng sẽ lớn hơn rất nhiều lực hấp dẫn. + Nếu vũ trụ là kín thì điện tích toàn phần của vũ trụ bằng không vì nếu không như vậy thì các đường sức điện sẽ quấn quanh vũ trụ tạo nên một điện trường vô hạn. Định luật bảo toàn điện tích là một trong những định luật bảo toàn đúng và chính xác nhất trong tự nhiên để tạo nên thế cân bằng trong vũ trụ.

Định luật bảo toàn động lợng 1. Động lượng của một hệ cô lập, định luật bảo toàn động lượng