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

Chia sẻ: Phan Thi Ngoc Giau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

81
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

1896-Becquel khám phá hiện tượng phóng xạ của các hợp chất Uranium

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

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

N i dung 1. Các h t dư i nguyên t a. M u b. Các hadrons: baryons và mesons c. Các leptons V t lý h t cơ b n d. Ph n h t 2. Máy gia t c và máy dò h t Lê Quang Nguyên 3. Các h t cơ b n www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen 4. H t cơ b n và l ch s vũ tr nguyenquangle@zenbe.com 5. Câu h i tr c nghi m C 1a. M u 1a. M u (tt) • Cho n nay chúng ta ã bi t các h t: • Cho n nay các nhà khoa h c ã tìm ư c trên 100 h t dư i nguyên – Photon γ t . Subatomic particles Electron e– – Trong m t s • M i h t l i có ph n h t tương ng. trư ng h p, ph n – Proton p h t trùng v i h t. • Chúng ta cũng ã bi t b n lo i – Neutron n tương tác, theo cư ng gi m d n: π meson – π0, π+, π– trong tương tác h t nhân – – Tương tác m nh (h t nhân) – Electron neutrino νe trong phân rã β+ cùng positron – Tương tác i n t • Chúng ta cũng ã bi t các ph n h t: – Tương tác y u (phân rã β) – Positron e+ – Tương tác h p d n – Ph n electron neutrino ν e trong phân rã β– cùng electron C C
1b. Các hadrons: baryons và mesons 1b. Các baryons • Hadrons là nh ng h t th hi n • Baryons là fermions. Fermions: các h t có spin bán nguyên Ti ng Hy L p tương tác m nh. – n, p Nucleons Hadron: m nh • Chúng cũng có th có các lo i – Λ, Σ, , ∆, Ξ ... Baryon: n ng Hyperons Meson: trung bình tương tác khác. • S baryon B: là m t s lư ng t gán cho m i • Hadrons ư c chia làm hai lo i: baryon. – Baryons – Các baryons có B = +1 – Mesons – Ph n h t c a chúng có B = –1 • Các hadrons có th mang in • Trong m t ph n ng s baryon ư c b o toàn. dương, âm hay trung hòa. n → p + e− +ν e Baryon ph i xu t hi n t ng c p trong m t ph n ng B: 1 = 1 + 0 + 0 C C 1b. Các mesons 1c. Các leptons • Leptons là các fermions, có spin ½, r t nh . • Mesons là bosons. Bosons: các h t có spin nguyên • Không th hi n tương tác m nh. – π, K, η, J/ψ, ρ,Υ ... • c trưng b i s lepton L = 1, ph n h t có L = –1. • Mesons và các ph n mesons u có B = 0. Th in S p → n +π + Lepton h tích (e) lepton Meson có th xu t hi n riêng l lepton trong m t ph n ng B: 1 = 1 + 0 Electron neutrino νe 0 1 Le = 1 Electron e– –1 Muon neutrino νµ 0 2 Lµ = 1 Muon µ– –1 Tau neutrino ντ 0 3 Lτ = 1 Tau τ– –1 C C
1c. Các leptons (tt) 1d. Ph n h t • P. Dirac (1927) tiên oán s t n t i c a ph n h t • S lepton c a t ng th h b o toàn trong m t khi m r ng Cơ h c lư ng t cho các h t tương ph n ng. i tính. µ − → e− +ν e +ν µ • C. D. Anderson (1932) phát hi n ph n h t u Các lepton c a m i th h ph i xu t hi n tiên (positron) trong các tia vũ tr . Le: 0 = 1 – 1 + 0 t ng c p • Ph n h t có i n tích, s baryon, s lepton trái Lµ: 1 = 0 + 0 + 1 d u, hay cũng có th trùng v i chính h t. • Hi n tư ng sinh và h y c p: γ → e− + e+ Photon phân rã thành c p h t - ph n h t e − + e + → 2γ C p h t - ph n h t bi n m t, t o ra 2 photon C C 2a. Máy gia t c h t 2b. Máy dò h t • Các nhà khoa h c dùng t trư ng xác nh d u • Các nhà khoa h c tìm ra các h t m i b ng cách: c a i n tích và ng lư ng c a các h t. – Tìm ki m trong các tia vũ tr . • Máy dò muon CMS Fermilab. – Cho các h t năng lư ng cao n va ch m nhau trong các máy gia t c h t, t o ra các h t m i. • Trong máy gia t c, các h t ư c gia t c b ng i n t trư ng. • Máy gia t c CERN, nơi phát hi n các bosons W và Z. • Mô ph ng ho t ng máy LHC CERN. C C
3a. Các h t cơ b n 3b. 12 h t cơ b n • Th c nghi m ã xác nh n thuy t “Mô hình chu n”, theo ó t t c ư c c u t o t 12 h t cơ b n và các ph n h t c a chúng. • Các h t cơ b n này có spin ½, g m hai nhóm: – Nhóm leptons – Nhóm quarks • Chúng tương tác thông qua các bosons truy n: – tương tác i n t : photon γ – tương tác y u: bosons W–, W+, Z0 – truy n tương tác m nh: gluons g C C 3c. Bài thơ con v t 3d. Các boson truy n tương tác The ducklings, àn v t con, Quark quark, Quang quác, Go up and down, i lên xu ng, How charming but strange, Trông duyên l , Top and bottom, C u ít, Wiggle. Cùng l c lư. C C
3e. C u t o c a các hadrons 4. H t cơ b n và l ch s vũ tr • Các baryons ư c c u t o t ba h t quarks. • Các ph n baryons thì g m ba ph n quarks. • Các mesons ư c c u t o t m t quark và m t ph n quark. • Minh h a. C C Câu h i 1 Tr l i câu h i 1 H t nào sau ây xu t hi n trong phân rã beta • ó chính là h t electron neutrino νe, xu t hi n năng lư ng và ng lư ng ư c b o toàn? cùng positron, • hay ph n h t c a nó ν e , xu t hi n cùng electron. (a) alpha. p → n + e+ +ν e (b) neutrino. n → p + e− +ν e (c) lepton. (d) proton. • Câu tr l i úng là (b). C C
Câu h i 2 Tr l i câu h i 2 Nhóm h t nào sau ây không th hi n tương tác • Các leptons không th hi n tương tác m nh. m nh? • Câu tr l i úng là (c). (a) Baryons. (b) Mesons. (c) Leptons. (d) Hadrons. C C Câu h i 3 Tr l i câu h i 3 H t nào sau ây thu c nhóm hadrons? • Proton là m t baryon thu c nhóm hadrons. • Các h t còn l i u là leptons. (a) Electron. • Câu tr l i úng là (b). (b) Proton. (c) Muon. (d) Tau. C C
Câu 4 Tr l i câu 4 H t nào sau ây ư c c u t o t m t quark và m t • Pion là m t meson, do m t quark và m t ph n ph n quark? quark t o nên. • Câu tr l i úng là (c). (a) Electron. (b) Proton. (c) π meson (pion). (d) Neutron. C C Câu 5 Tr l i câu 5 H t Ξ– là m t baryon có spin s = ½ và i n tích q • Bi t r ng i n tích c a quark u là 2/3, quark d và s = –1. H t này ch a hai quark l và nó là t h p là –1/3, c a ba quark u, d và s. ó là t h p nào sau ây? • i n tích c a các t h p trên là: T hp i n 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 tr l i úng là (a). Minh h a C C