Trường ĐHSP Thái Nguyên
Khoa Vật Lý
Bài tiểu luận:
Giáo viên hướng dẫn: Th.s- GVC: Nguyễn Đình Chi
Nhóm sinh viên thực hiện: Lớp Lý- K42A

Nội dung chính:
Nội dung chính:
I.
I.
Định
Địnhnghĩa
nghĩahạt
hạtsơ
sơ

cấp
cấp
III.
III.
Mẫu
Mẫu
Quark
Quark
và
vàcấu
cấutạo
tạovật
vậtchất
chất
.
.loại
loạitheo
theocơ
cơsở
sởkhác
khác
I. Định nghĩa hạt sơ cấp
I. Định nghĩa hạt sơ cấp
Hạt sơ cấp(còn được gọi là hạt cơ
Hạt sơ cấp(còn được gọi là hạt cơ

có khối luợng tĩnh coi như bằng 0.
có khối luợng tĩnh coi như bằng 0.
+ Khối lượng các hạt sơ cấp thường tính ra đơn
+ Khối lượng các hạt sơ cấp thường tính ra đơn
vị bằng khối lượng electron (m
vị bằng khối lượng electron (m
e
e
) hay tính ra
) hay tính ra
MeV/c2.VD:
MeV/c2.VD: Khối lượng mezon
Khối lượng mezon
:
:
2
(135,01 0,05) /
e
m MeV c
π
= (264,2 ± 0.1) = ±

2 .Thời gian sống:
2 .Thời gian sống:VD:
VD:
+ Mezon có thời gian sống
+ Mezon có thời gian sống
(2.551
(2.551
±
±
0.026).10-8s
0.026).10-8s
và
và
phân rã theo phản ứng:
phân rã theo phản ứng:
+ Mezon có thời gian sống (
+ Mezon có thời gian sống (
1,80±0,26
1,80±0,26
).10-16s
).10-16s
và phân rã theo phản ứng:
và phân rã theo phản ứng:
+ Người ta nghiên cứu thời gian sống của hạt cơ
+ Người ta nghiên cứu thời gian sống của hạt cơ
bản thông qua lý thuyết sác xuất,dựa trên thời gian
bản thông qua lý thuyết sác xuất,dựa trên thời gian

,
,
π
π
o
o
, n, β, ν
, n, β, ν
…Một số hạt khác mang
…Một số hạt khác mang
điện tích dương hay âm. Nói chung trị số tuyệt đối
điện tích dương hay âm. Nói chung trị số tuyệt đối
của các điện tích ấy đều bằng điện tích nguyên tố
của các điện tích ấy đều bằng điện tích nguyên tố
của electron:
của electron:4. Spin:
4. Spin:
Spin là một khái niệm trong vật lý, là bản chất
Spin là một khái niệm trong vật lý, là bản chất
của mômen xung lượng và là hiện tượng của cơ học
của mômen xung lượng và là hiện tượng của cơ học
lượng tử thuần tuý, không cùng với những sự
lượng tử thuần tuý, không cùng với những sự
tương đồng trong cơ học cổ điển,mômen xung
tương đồng trong cơ học cổ điển,mômen xung
lượng được phát triển từ xung lượng cho sự quay
lượng được phát triển từ xung lượng cho sự quay

K+, Ko
K+, Ko
(khối lượng vào khoảng 956 lần khối lượng e).
(khối lượng vào khoảng 956 lần khối lượng e).
Hyperon( epon)Y có khối lượng lớn hơn nuclon.
Hyperon( epon)Y có khối lượng lớn hơn nuclon.
Người ta gọi chúng là các hạt lạ vì chúng có 2 đặc
Người ta gọi chúng là các hạt lạ vì chúng có 2 đặc
trưng sau:
trưng sau:
a).
a).
Chúng sinh ra trong những quá trình rất nhanh
Chúng sinh ra trong những quá trình rất nhanh
( thời gian xảy ra quá trình ) và phân rã trong
( thời gian xảy ra quá trình ) và phân rã trong
những quá trình chậm ( ).
những quá trình chậm ( ).
0 0
, , , , ,
+ − −
Λ ∑ ∑ ∑ Ξ Ω
23
10 s
−
8
10 s
−
0
0 0
p n k
n n
π
−
+ → +
+ →Λ + Λ

Người ta đưa ra khái niệm: Số lạ là đại lượng
Người ta đưa ra khái niệm: Số lạ là đại lượng
đặc trưng lượng tử của các hạt cơ bản.
đặc trưng lượng tử của các hạt cơ bản.
( Với hạt khác số lạ bằng 0, phản hạt có số lạ ngược dấu).
Giải thích các quá trính sinh hạt lạ người ta đưa ra định luật sau:
Định luật bảo toàn số lạ: Trong quá trình sinh hạt lạ tổng đại số
(số lạ ) của hệ được bảo toàn ( ).
VD: phương trình:
0 = -1 + 1 (
)
Còn :
không xảy ra vì không thoả mãn định luật bảo toàn số lạ.
0S∆ =
0 0
p k
π
−

VD:0
0
p p p k
p
π
+
−
+ → + +
Λ → +
∑

Để mô tả quá trình Baryon người ta đưa ra một
Để mô tả quá trình Baryon người ta đưa ra một
số lượng tử mới gọi là số Baryon. Mỗi Baryon được
số lượng tử mới gọi là số Baryon. Mỗi Baryon được
gán cho một số Baryon( B = +1) phản Baryon có số
gán cho một số Baryon( B = +1) phản Baryon có số
Baryon B =-1. Meson có số Baryon = 0. Trong các
Baryon B =-1. Meson có số Baryon = 0. Trong các
quá trình phản ứng hạt nhân các baryon tuân theo
quá trình phản ứng hạt nhân các baryon tuân theo
định luật bảo toàn
định luật bảo toàn


gì nhau. Người ta cho rằng khối lượng của proton
khác với khối lượng của neutron là do proton có
khác với khối lượng của neutron là do proton có
mang điện tích (nghĩa là do tương tác điện từ).
mang điện tích (nghĩa là do tương tác điện từ).

Như vậy trong tương tác hạt nhân,người ta có thể
Như vậy trong tương tác hạt nhân,người ta có thể
coi proton và neutron là hai trạng thái của cùng một
coi proton và neutron là hai trạng thái của cùng một
hạt tức là hạt nuclon (N). Nếu không để ý đến tương
hạt tức là hạt nuclon (N). Nếu không để ý đến tương
tác điện từ thì hai trạng thái đó tương ứng với cùng
tác điện từ thì hai trạng thái đó tương ứng với cùng
một khối lượng, do đó cùng một năng lượng. Nếu để
một khối lượng, do đó cùng một năng lượng. Nếu để
ý đến tương tác điện từ thì hai trạng thái đó tương
ý đến tương tác điện từ thì hai trạng thái đó tương
ứng với hai khối lượng khác nhau chút ít, do đó
ứng với hai khối lượng khác nhau chút ít, do đó
tương ứng với hai mức năng lượng gần nhau. Ta có
tương ứng với hai mức năng lượng gần nhau. Ta có
thể so sánh tính chất này với tính chất của electron
thể so sánh tính chất này với tính chất của electron
trong nguyên tử. Nếu không để ý đến Spin thì mỗi
trong nguyên tử. Nếu không để ý đến Spin thì mỗi
trạng thái electron trong nguyên tử tương ứng với

của hình chiếu Spin đồng vị trên một trục z nào đó.
Thành thử khái niệm Spin đồng vị cho phép ta
Thành thử khái niệm Spin đồng vị cho phép ta
mô tả các trạng thái điện khác nhau của cùng một
mô tả các trạng thái điện khác nhau của cùng một
hạt.
hạt.

VD:
VD:
nucleon có hai trạng thái điện nghĩa là 2I + 1 = 2
nucleon có hai trạng thái điện nghĩa là 2I + 1 = 2
do đó I = 1/2; p và n là hai trạng thái của nucleon
do đó I = 1/2; p và n là hai trạng thái của nucleon
khác nhau về hình chiếu của spin đồng vị, cụ thể
khác nhau về hình chiếu của spin đồng vị, cụ thể
là: Proton có Notron có
là: Proton có Notron có
Tương tự ba hạt có thể coi là ba trạng
Tương tự ba hạt có thể coi là ba trạng
thái của cùng một hạt, nghĩa là 2I + 1 = 3
thái của cùng một hạt, nghĩa là 2I + 1 = 3
Do
Do
đó I = 1.Vậy hạt meson có spin đồng vị: I = 1. Ba
đó I = 1.Vậy hạt meson có spin đồng vị: I = 1. Ba
trạng thái ứng với ba giá trị hình chiếu khác nhau

z
I =
π
−
1
z
I = −
Người ta nói (p, n) hợp thành một bộ đôi đồng vị,
Người ta nói (p, n) hợp thành một bộ đôi đồng vị,
hợp thành một bộ ba đồng vị. Đặc biệt hợp thành một bộ
hợp thành một bộ ba đồng vị. Đặc biệt hợp thành một bộ
đơn đồng vị Đối hạt có cùng I và có IZ ngược
đơn đồng vị Đối hạt có cùng I và có IZ ngược
dấu so với hạt.
dấu so với hạt.
8. Số lepton
8. Số lepton
: Hiện nay ta biết được có sáu hạt lepton xếp
: Hiện nay ta biết được có sáu hạt lepton xếp
thành ba cặp Trong các phản ứng
thành ba cặp Trong các phản ứng
biến đổi bao giờ cũng sinh lepton theo từng cặp trên, hoặc nếu
biến đổi bao giờ cũng sinh lepton theo từng cặp trên, hoặc nếu
lepton mất đi, thì lại xuất hiện một lepton khác cùng cặp.

0
Λ
( , ),( , ),( , ).
e t
e v v r v
µ
µ
− − −
( , )
e
e v
−
( , )v
µ
µ
−
1
e
L =
1L
µ
=
1
r
L =
e
L
L
µ
r

Đặc biệt photon và meson phản hạt chính
là hạt.
là hạt.
e
−
e
+
e
−
p
,n
π
− +
π
−
0
,
π γ

III. Mẫu Quark và cấu tạo vật chất
III. Mẫu Quark và cấu tạo vật chất
.
.
Cho đến nay, người ta đã phát hiện ra gần 300 hạt sơ
Cho đến nay, người ta đã phát hiện ra gần 300 hạt sơ
cấp vì vậy người ta nghĩ rằng các hạt cơ bản phải được cấu
cấp vì vậy người ta nghĩ rằng các hạt cơ bản phải được cấu

Thuở sơ khai, lý thuyết Quark đã bao gồm ba loại Quark đều
Thuở sơ khai, lý thuyết Quark đã bao gồm ba loại Quark đều
mang điện tích phân số của đơn vị điện tích nguyên tố và được
mang điện tích phân số của đơn vị điện tích nguyên tố và được
đặt là up(u), down(d) và strange(s), phản hạt
đặt là up(u), down(d) và strange(s), phản hạt
Để kiểm nghiệm các tính chất của Quark người ta đã tiến
Để kiểm nghiệm các tính chất của Quark người ta đã tiến
hành thí nghiệm để tìm ra hạt có điện tích phân số (điện tích là
hành thí nghiệm để tìm ra hạt có điện tích phân số (điện tích là
phân số của đơn vị điện tích nguyên tố). Đến nay chưa thấy
phân số của đơn vị điện tích nguyên tố). Đến nay chưa thấy
xuất hiện một hạt quark tự do nào trong thiên nhiên. Nhưng
xuất hiện một hạt quark tự do nào trong thiên nhiên. Nhưng
thực nghiệm đã chứng tỏ sự tồn tại của các quark ở trạng thái
thực nghiệm đã chứng tỏ sự tồn tại của các quark ở trạng thái
liên kết với nhau.
liên kết với nhau.
Để giải thích sự kiện không quan sát thấy các quark ở trạng
Để giải thích sự kiện không quan sát thấy các quark ở trạng
thái tự do, lý thuyết Quark giả thiết lực hút giữa các Quark là
thái tự do, lý thuyết Quark giả thiết lực hút giữa các Quark là
vô cùng nhỏ hoặc bằng 0 khi chúng cách nhau vào cỡ kích
vô cùng nhỏ hoặc bằng 0 khi chúng cách nhau vào cỡ kích
thước của nucleon và trở thành cực kỳ lớn khi chúng tách xa
thước của nucleon và trở thành cực kỳ lớn khi chúng tách xa
nhau. Lực giam hãm đó của Quark hoàn toàn khác với các lực
nhau. Lực giam hãm đó của Quark hoàn toàn khác với các lực
khác vì các lực này lại giảm khi khoảng cách tăng. Các giả
khác vì các lực này lại giảm khi khoảng cách tăng. Các giả

với 6 lepton vì vậy phải có thêm 1 quark nữa là quark
vị t (taste) hay top (đỉnh ) là 1 hạt quan sát
vị t (taste) hay top (đỉnh ) là 1 hạt quan sát
được bằng thực tế( được tạo thành do hai chùm
được bằng thực tế( được tạo thành do hai chùm
năng lượng 10 GeV). Năm 1984 ở CERN bởi Carlo-
năng lượng 10 GeV). Năm 1984 ở CERN bởi Carlo-
Rubia( Ý) và được nhận giải Nobel năm 1984.
Rubia( Ý) và được nhận giải Nobel năm 1984.
J
ψ
c c
−
−
b b
−
+
t t
−
−
,e e
− +

Muốn dùng quark để tạo thành Hadron ta đưa qui tắc đơn giản sau đây:”Meson là do cặp
Muốn dùng quark để tạo thành Hadron ta đưa qui tắc đơn giản sau đây:”Meson là do cặp
quark và phản quark tạo thành còn baryon là do tổ hợp riêng biệt của ba quark”. VD:
quark và phản quark tạo thành còn baryon là do tổ hợp riêng biệt của ba quark”. VD:

− +

Như vậy
Như vậy
6 quark
6 quark
và
và
6 lepton
6 lepton
cùng với các phản
cùng với các phản
hạt tương ứng là những thành phần cơ bản nhất.
hạt tương ứng là những thành phần cơ bản nhất.
Các tổ hợp của quark sẽ tạo ra mọi hạt sơ cấp khác
Các tổ hợp của quark sẽ tạo ra mọi hạt sơ cấp khác
cấu thành các chất trong vũ trụ.
cấu thành các chất trong vũ trụ.

IV.
IV.
Phân loại các hạt sơ cấp
Phân loại các hạt sơ cấp