SGK Vật Lí 12 - Bài 40. Các hạt sơ cấp

Các hạt sơ câp
Từ phân tử, nguyên tử... đến hạt nhân, nudôn, con người ngày càng đi sâu vào cấu tạo bên trong của vật chất. Con đường đó được tiếp tục như thế nào ?
I - KHÁI NIỆM HẠT sơ CÂP
Hạt sơ cấp là gì ?
Qua những bài trên, chúng ta đã quen thuộc các hạt vi mô, có kích thước vào cỡ kích thước hạt nhân trở xuống, như : phôtôn (/), electron (ứ-), pozitron (e+), prôtôn (p), nơtron (/?), nơtrinô (v). Khi khảo sát quá trình biến đối của những hạt đó, ta tạm thời không xét đến cấu tạo bên trong của chúng. Các hạt vi mô đó được gọi là các hạt sơ cấp.
Sự xuất hiện các hạt sơ cấp mới
Để có thể tạo nên các hạt sơ cấp mới, người ta làm tăng vận tốc của một số hạt và cho chúng bắn vào các hạt khác nhau. Vì vậy công cụ chủ yếu trong việc nghiên cứu các hạt sơ cấp là các máy gia tốc. Động năng của các hạt được gia tốc vào các năm 1960 -í- 1970 là 106 -i-109 eV, đến các năm 1990 - 2000 là 109+ 10loeV.
RI Phân tử, nguyên tử,... có phải RI
là hạt sơ cấp không ?
Phân loại
Dựa vào độ lớn của khối lượng và đặc tính tương tác, các hạt sơ cấp được phân thành các loại sau đây :
Phôtôn.
Các leptôn (các hạt nhẹ) có khối lượng từ 0 đến 200rae : nơtrinô, electron, pozitron, mêzôn p. Riêng các hạt nơtrinô có khối lượng xấp xỉ bằng không, tốc độ chuyển động bằng tốc độ ánh sáng.
Các hađrôn : có khối lượng trên 200we và được phân thành ba nhóm con :
. Mêzôn 71, K : có khối lượng trên 200wỉe, nhưng nhỏ hơn khối lượng nuclôn ;
• Nuclôn p, n.
, Hipêron có khối lượng lớn hơn khối lượng nuclôn.
Nhóm các nuclôn và hipêron còn được gọi là barion.
II - TÍNH CHẤT CỦA CÁC HẠT sơ CÂP
Thời gian sống (trung bình)
Một số ít hạt sơ cấp là bền (thời gian sống - co) còn đa số là không bền : chúng tự phân rã và biến thành hạt sơ cấp khác.
Ví dụ :	II p + e~ + ve
(ỹe là phản hạt của ve)
Phản hạt
Mỗi hạt sơ cấp có một phản hạt tương ứng. Phản hạt của một hạt sơ cấp có cùng khối lượng nhưng điện tích trái dấu và cùng giá trị tuyệt đối.
Trường hợp hạt sơ cấp không mang điện như nơtron thi thực nghiệm chứng tỏ nơtron vẫn có momen từ khác không ; khi đó phản hạt của nơtron là hạt sơ cấp có cùng khối lượng như nơtron nhưng có momen từ ngược hướng và cùng độ lớn.
Bảng 40.1: Một số phàn hạt.
Hạt
p
n
e
e+
p
7Ĩ+
7Ĩ°
7
Phản hạt
P
n
e+
e~
p+
7Ĩ°
7
Ill	- TƯƠNG TÁC CỦA CÁC HẠT sơ CÂP
Các hạt sơ cấp luôn biến đổi và tương tác với nhau. Các quá trình đó xảy ra muôn hình muôn vẻ ; tuy nhiên ngừời ta chứng minh được rằng chúng đều quy về bốn loại tương tác cơ bản sau đãy :
Tương tác điện từ
Tương tác điện từ là tương tác giữa phôtôn và các hạt mang điện và giữa các hạt mang điện với nhau. Tương tác này là bản chất của các lực Cu-lông, lực điện từ, lực Lo-ren,...
Tương tác mạnh
Tương tác mạnh là tương tác giữa các hađrôn ; không kể các quá trình phân rã của chúng. Một trường hợp riêng của tương tác mạnh là lực hạt nhân.
Tương tác yếu. Các leptôn
Đó là tương tác giữa các leptôn, Ví'dụ: các quá trình phân rãp+,p~:
phôtôn
leptôn
hađrôn
Các hạt sơ cấp gồm :
Tương tác hấp dẫn là tương tác giữa các hạt (các vật) có khối lượng khác không. Ví dụ : trọng lực, lực hút giữa Trái Đất và Mặt Trăng, giữa Mặt Trời và các hành tinh,...
+ mêzôn + barion
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
So sánh năng lượng liên kết của electron trong nguyên tử hiđrô và năng lượng liên kết của một prôtôn trong hạt nhân jHe.
Leptôn là gì ? Đặc tính chung của các leptôn. Các leptôn tham gia những quá trình tương tác nào ?
Phân loại các tương tác sau :
a) lực ma sát; b) lực liên kết hoá học; c) trọng lực; d) lực Lo-ren;
lực hạt nhân ;
lực liên kết trong phân rã /3.
Bảng 40.2: Một số hạt sơ cấp
Phân loại và tên
Khối lượng
q
Điện tích Ỷ
Thời gian sống (s)
Tính ra me
Tính ra MeV/c2
phôtôn
0
0
0
co
leptôn
nơtrinô
0
0
0
co
electron e~
1
0,511
-1
oo
muyôn
206,7
105,639
-1
2,2.10“6
hađrôn
mêzỏn 71°
264,2
135,01
0
0,8.10“16
mêzôn 7t±
273,2
139,60
±1
2,6.10-8
mêzôn K+
965
493
+1
1,2.10-8
mêzôn K°
966
497
0
f 5.10-8
L 10~'°
nudôn p
1836,1
938,256
+1
>1039
n
1838,6
939,550
0
932
hipêron
A°
2182
1115,40
0
2,6.10-'°
S+
2320
1189
+1
0,8.10-'°
z°
2324
1192
0
7,4.10_2°
2"
2341
1197
-1
1,48.10-'°