Bài giảng Vật lý hạt cơ bản - Lê Quang Nguyên

Nội dung text: Bài giảng Vật lý hạt cơ bản - Lê Quang Nguyên

1. Nội dung 1. Các hạt dưới nguyên tử a. Mở đầu b. Các hadrons: baryons và mesons Vật lý hạt cơ bản c. Các leptons d. Phản hạt 2. Máy gia tốc và máy dò hạt Lê Quang Nguyên 3. Các hạt cơ bản www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen 4. Hạt cơ bản và lịch sử vũ trụ nguyenquangle59@yahoo.com 5. Câu hỏi trắc nghiệm 1a. Mở đầu 1a. Mở đầu (tt) • Cho đến nay chúng ta đã biết các hạt: • Cho đến nay các nhà khoa học đã – Photon γ tìm được trên 100 hạt dưới – Electron e– nguyên tử. Subatomic particles – Proton p • Mỗi hạt lại có phản hạt tương ứng. Trong một số trường hợp, – Neutron n • Chúng ta cũng đã biết bốn loại phản hạt trùng 0 + – tương tác, theo cường độ giảm – π meson: π , π , π trong tương tác hạt nhân với hạt. + dần: – Electron-neutrino νe trong phân rã β • Chúng ta cũng đã biết các phản hạt: – Tương tác mạnh (hạt nhân) – Tương tác điện từ – Positron e+ ν – – Tương tác yếu (phân rã β) – Phản electron-neutrino e trong phân rã β – Tương tác hấp dẫn
2. 1c. Các leptons (tt) 1d. Phản hạt • Số lepton của từng thế hệ bảo toàn trong một • P. Dirac (1927) tiên đoán sự tồn tại của phản phản ứng. hạt khi mở rộng Cơ học lượng tử cho các hạt tương đối tính. µ−→e − + ν + ν e µ Các lepton của mỗi thế • C. D. Anderson (1932) phát hiện phản hạt đầu hệ phải xuất hiện từng tiên (positron) trong các tia vũ trụ. Le: 0 = 1 – 1 + 0 cặp • Phản hạt có điện tích, số baryon, số lepton trái Lμ: 1 = 0 + 0 + 1 dấu, hay cũng có thể trùng với chính hạt. • Hiện tượng sinh và hủy cặp : γ →e− + e + Photon phân rã thành cặp hạt - phản hạt e−+ e + → 2γ Cặp hạt - phản hạt biến mất, tạo ra 2 photon 2a. Máy gia tốc hạt 2b. Máy dò hạt • Các nhà khoa học tìm ra các hạt mới bằng cách: • Các nhà khoa học dùng từ trường để xác định dấu của điện tích và động lượng của các hạt. – Tìm kiếm trong các tia vũ trụ. – Cho các hạt năng lượng cao đến va chạm nhau • Máy dò muon CMS ở Fermilab. trong các máy gia tốc hạt, tạo ra các hạt mới. • Trong máy gia tốc, các hạt được gia tốc bằng điện từ trường. • Máy gia tốc ở CERN , nơi phát hiện các bosons W và Z. • Mô phỏng hoạt động máy LHC ở CERN.
3. Câu hỏi 1 Trả lời câu hỏi 1 Hạt nào sau đây xuất hiện trong phân rã beta để • Đó chính là hạt electron neutrino νe, xuất hiện năng lượng và động lượng được bảo toàn? cùng positron, p→ n + e + + ν (a) alpha. e ν (b) neutrino. • hay phản hạt của nó e , xuất hiện cùng (c) lepton. electron. − (d) proton. n→ p + e + ν e • Câu trả lời đúng là (b). Câu hỏi 2 Trả lời câu hỏi 2 Nhóm hạt nào sau đây không thể hiện tương tác • Các leptons không thể hiện tương tác mạnh. mạnh? • Câu trả lời đúng là (c). (a) Baryons. (b) Mesons. (c) Leptons. (d) Hadrons.
4. Câu 5 Trả lời câu 5 Hạt Ξ– là một baryon có spin s = ½ và điện tích q • Biết rằng điện tích của quark u là 2/3, quark d = –1. Hạt này chứa hai quark lạ và nó là tổ hợp và s là –1/3, điện tích của các tổ hợp trên là: của ba quark. Đó là tổ hợp nào sau đây? Tổ hợp Điện tích (a) (ssd). (a) ssd –1/3 – 1/3 – 1/3 = –1 (b) (sdu). (b) sdu –1/3 – 1/3 + 2/3 = 0 (c) (usd). (c) usd 2/3 – 1/3 – 1/3 = 0 (d) (ssu). (d) ssu –1/3 – 1/3 + 2/3 = 0 • Câu trả lời đúng là (a). Minh họa