Vật Lý Hạt – Wikipedia Tiếng Việt

Hương trong vật lý hạt

Số lượng tử hương: Số Baryon: B Số Lepton: L Strangeness: S Charm: C Bottomness: B′ Topness: T Isospin: I or I3 Weak isospin: T or T3 Điện tích: Q X-charge: X Tổ hợp: Hypercharge: Y Y = (B + S + C + B′ + T) Y = 2 (Q − I3) Weak hypercharge: YW YW = 2 (Q − T3) X + 2YW = 5 (B − L) Trộn hương CKM matrix PMNS matrix Flavour complementarity

Mô hình Chuẩn của vật lý hạt
Hạt sơ cấp trong Mô hình Chuẩn
Tổng quanVật lý hạtMô hình ChuẩnLý thuyết trường lượng tử Thuyết Gauge Phá vỡ đối xứng tự phát Cơ chế Higgs
Thành phầnTương tác điện yếu Thuyết sắc động lực học lượng tử Ma trận CKMCông thức toán học
Giới hạnStrong CP problemHierarchy problemDao động neutrinosPhysics beyond the Standard Model
Khoa học giaRutherford · Thomson · Chadwick · Bose · Sudarshan · Davis Jr. · Anderson · Fermi · Dirac · Feynman · Rubbia · Gell-Mann · Kendall · Taylor · Friedman · Powell · P. W. Anderson · Glashow · Iliopoulos · Maiani · Meer · Cowan · Nambu · Chamberlain · Cabibbo · Schwartz · Perl · Majorana · Weinberg · Lee · Ward · Salam · Kobayashi · Maskawa · Dương Chấn Ninh · Yukawa · 't Hooft · Veltman · Gross · Politzer · Wilczek · Cronin · Fitch · Vleck · Higgs · Englert · Brout · Hagen · Guralnik  · Kibble  · Santiago Antunez de Mayolo · César Lattes
x t s

Khoa học
Khoa học hình thức Logic Toán học Logic toán Thống kê toán học Khoa học máy tính lý thuyết
Khoa học vật lý Vật lý học Vật lý cổ điển Vật lý hiện đại Vật lý ứng dụng Vật lý thực nghiệm Vật lý lý thuyết Vật lý tính toán Nhiệt động lực học Cơ học Cơ học vật rắn Cơ học cổ điển Cơ học môi trường liên tục Lưu biến học Cơ học chất lưu Plasma Vật lý nguyên tử Vật lý vật chất ngưng tụ Cơ học lượng tử (giới thiệu) Vật lý hạt nhân Vật lý hạt Vật lý thiên văn Lý sinh học Vật lý kỹ thuật Thuyết tương đối hẹp Lý thuyết trường lượng tử Thuyết tương đối rộng Lý thuyết dây Hóa học Phản ứng trung hòa Giả kim thuật Hóa phân tích Hóa học vũ trụ Hóa sinh Tinh thể học Hóa học môi trường Hóa thực phẩm Địa hóa học Hóa học xanh Hóa vô cơ Khoa học vật liệu Vật lý phân tử Hóa học hạt nhân Hữu cơ Quang hóa Hóa lý Phóng xạ Vật liệu rắn 3D Siêu phân tử Hóa học bề mặt Lý thuyết Thiên văn học Vũ trụ học Thiên hà học Địa chất học hành tinh Khoa học hành tinh Sao Khoa học Trái Đất Khí tượng học Khí hậu học Sinh thái học Khoa học môi trường Trắc địa Địa lý Địa chất học Địa mạo học Địa vật lý Địa lý sinh học Băng học Thủy văn học Hồ học Hải dương học Cổ khí hậu học Cổ sinh thái học Phấn hoa học Khoa học đất Edaphology Địa lý tự nhiên Outline of space science
Khoa học sự sống Sinh học Giải phẫu học Sinh học vũ trụ Thực vật học Tế bào học Bảo tồn Cryobiology Phát triển Sinh thái học Ethnobiology Tập tính học Tiến hóa (Giới thiệu về tiến hóa) Di truyền học (Giới thiệu về di truyền) Gerontology Miễn dịch học Hồ học Sinh học biển Vi sinh vật học Phân tử Khoa học thần kinh Cổ sinh vật học Ký sinh trùng học Sinh lý học Radiobiology Đất Xã hội Hệ thống hóa Độc chất học Động vật học
Khoa học xã hội Nhân chủng học Khảo cổ học Tội phạm học Nhân khẩu học Kinh tế học Giáo dục Địa lý nhân văn Quan hệ quốc tế Luật pháp Ngôn ngữ học Chính trị học Tâm lý học Tâm lý sinh học Tâm lý học tiến hóa Xã hội học Công tác xã hội Giáo dục khoa học
Khoa học ứng dụng Kỹ thuật Hàng không vũ trụ Nông nghiệp Y sinh Hóa học Sinh học Xây dựng dân dụng Khoa học máy tính Kỹ thuật máy tính Điện Phòng cháy chữa cháy Di truyền Công nghiệp Cơ khí Công binh Khai thác Hạt nhân Vận trù học Robot học Công nghệ sinh học Công nghệ phần mềm Web Khoa học chăm sóc sức khỏe Kỹ thuật sinh học Nha khoa Dịch tễ học Y tế Y học Điều dưỡng Dược Medical Social work Thú y
Liên ngành Vật lý kỹ thuật Vật lý ứng dụng Trí tuệ nhân tạo Đạo đức sinh học Tin sinh học Kỹ thuật y sinh Thống kê sinh học Khoa học nhận thức Hệ thống phức tạp Ngôn ngữ học tính toán Nghiên cứu văn hóa Điều khiển học Khoa học môi trường Khoa học xã hội môi trường Nghiên cứu môi trường Ethnic studies Lâm nghiệp Sức khỏe Khoa học thư viện Toán sinh học Vật lý toán học Khoa học quân sự Khoa học mạng lưới Kỹ thuật neural Khoa học thần kinh Nghiên cứu khoa học Khoa học, công nghệ và xã hội Sa bàn Ký hiệu học Sinh học xã hội Thống kê Khoa học hệ thống Transdisciplinarity Quy hoạch đô thị Khoa học web
Khoa học lịch sử và triết học Công dân Fringe science Lịch sử Triết học Protoscience Ngụy khoa học Tự do học thuật Chính sách Phương pháp Công nghệ
Cổng thông tin Khoa học Thể loại
x t s

Bài viết này cần thêm chú thích nguồn gốc để kiểm chứng thông tin. Mời bạn giúp hoàn thiện bài viết này bằng cách bổ sung chú thích tới các nguồn đáng tin cậy. Các nội dung không có nguồn có thể bị nghi ngờ và xóa bỏ.

Vật lý hạt là một ngành của vật lý nghiên cứu về các hạt sơ cấp chứa trong vật chất và bức xạ, cùng với những tương tác giữa chúng. Nó còn được gọi là vật lý năng lượng cao bởi vì rất nhiều hạt trong số đó không xuất hiện ở điều kiện môi trường tự nhiên, mà chỉ được tạo ra hay phát hiện trong các vụ va chạm giữa các hạt, nhờ các máy gia tốc.

Lịch sử ngành vật lý hạt

[sửa | sửa mã nguồn]

Ý tưởng về việc vật chất được tạo bởi các hạt cơ bản đã được đưa ra từ thế kỷ thứ 6 trước công nguyên. Thuyết nguyên tử đã được truyền bá bởi những triết gia người Hy Lạp như Leucippus, Democritus và Epicurus. Mặc dù đến thế kỷ thứ 17 Isaac Newton đã nghĩ rằng vật chất được tạo bởi các hạt, song phải đợi mãi đến năm 1802, John Dalton mới chứng minh được "mọi vật đều được cấu tạo bởi các hạt cực nhỏ, gọi là các nguyên tử".

Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Dmitri Ivanovich Mendeleev năm 1869 đã củng cố lý thuyết trên, vài thập niên sau, J.J. Thomson đã chứng minh được rằng nguyên tử được tạo bởi các hạt electron có khối lượng nhỏ và các proton có khối lượng tương đối lớn. Thí nghiệm của Ernest Rutherford đã chỉ ra rằng các proton nằm trong các hạt nhân. Ban đầu người ta cho rằng hạt nhân được tạo bởi các hạt proton và electron, nhưng trong quá trình nghiên cứu và so sánh khối lượng cùng với điện tích của chúng thì có nhiều sơ hở. Về sau, năm 1932, người ta mới tìm ra rằng hạt nhân được tạo bởi các hạt proton, mang điện tích dương, và neutron mang điện tích trung hòa.

Thế kỷ thứ 20 là cuộc bùng nổ của vật lý hạt nhân cùng với vật lý lượng tử, cực điểm chính là các thí nghiệm phân hạch hạt nhân cùng với bom hạt nhân, tạo ra một đà lớn cho sự phát triển của ngành công nghiệp, trong đó phải kể đến ngành xuất chế, biến đổi một nguyên tử sang một nguyên tử khác, như quá trình chuyển chì thành vàng (tồn tại trên lý thuyết, nhưng không có hiệu quả kính tế).

Trong những năm 1950 và 1960, một số lượng lớn các hạt được tìm ra bởi các thí nghiệm phân rã hạt. Khái niệm "vườn hạt", là tập hợp của các hạt, nhờ đó mà ra đời. Và nó còn tồn tại cho đến khi mô hình chuẩn được ra đời năm 1970, nơi mà tất cả các hạt và tổ hợp của chúng đều được giải thích một cách chính xác.

Mô hình chuẩn

[sửa | sửa mã nguồn] Bài chi tiết: Mô hình chuẩn

Sự phân loại các hạt cơ bản được đưa ra trong mô hình chuẩn; nó mô tả các lực cơ bản của tự nhiên như lực tương tác mạnh, lực tương tác yếu và lực điện từ, bằng việc sử dụng các hạt truyền tương tác, gauge boson. Các hạt gauge bosons như là photon, W- W+ cùng với Z boson và gluon. Mô hình này có giới thiệu 24 hạt cơ bản chứa trong vật chất. Và sau cùng, nó còn dự đoán về sự tồn tại của một loại hạt khác có tên là Higgs boson.

Các hạt hạ nguyên tử

[sửa | sửa mã nguồn] Bài chi tiết: Hạt hạ nguyên tử

Các nghiên cứu trong vật lý hạt hiện đại tập trung vào các hạt hạ nguyên tử, là những hạt có cấu trúc nhỏ hơn nguyên tử. Nó bao gồm những hạt cấu thành nguyên tử như electron, proton, neutron (proton và neutron được tạo ra bởi các hạt sơ cấp gọi là quark), các hạt được tạo ra bởi quá trình bức xạ hay phân rã như photon, neutrino, muon, cũng như một số lượng lớn các hạt ngoại lai.

Đối tượng nghiên cứu của vật lý hạt tuân thủ theo các định luật trong cơ học lượng tử. Ví dụ như chúng có lưỡng tính sóng-hạt - các hạt này vừa biểu hiện tính hạt như những hạt vật chất khác, vừa có thể biểu diễn dưới dạng sóng như trong các hàm sóng. Trên lý thuyết, không có sự phân biệt giữa tính hạt và tính sóng, mà nó đều được biểu diễn bằng các véc tơ trạng thái trong không gian Hilbert.

Có hai loại hạt, hạt cơ bản hay còn gọi là hạt sơ cấp - là những hạt không thể chia nhỏ hơn được nữa, như electron hay photon; và hạt tổ hợp - là những hạt được cấu thành bởi các hạt khác, như proton và neutron, được cấu thành từ các hạt quark.

Tất cả các hạt quan sát được cho đến ngày này đều được mô tả đầy đủ trong một mục của thuyết trường lượng từ có tên là mô hình chuẩn. Mô hình này giới thiệu 47 thành phần hạt sơ cấp, cùng với dạng tổ hợp của nó, do đó số hạt được nghiên cứu trong vật lý hạt nên tới con số vài trăm. [1] Lưu trữ 2007-09-28 tại Wayback Machine

Mặc dầu mô hình chuẩn được công nhận là đúng thông qua những thí nghiệm kiểm chứng hiện đại nhất ngày nay, tuy nhiên, nhiều nhà vật lý hạt vẫn cho rằng mô hình vẫn chưa hoàn thiện để có thể mô tả tự nhiên một cách trọn vẹn. Do vậy họ vẫn mong chờ để khám phá ra một lý thuyết mới, cơ bản hơn.

Hiện tại, các số liệu về khối lượng của neutrino là những bằng chứng thí nghiệm đầu tiên của sự không hoàn thiện trong mô hình chuẩn.

Vật lý hạt có một ảnh hưởng lớn tới triết học, một số lĩnh vực của nó vẫn trung thành với thuyết hoàn nguyên, một khái niệm cổ đã được phân tích bởi nhiều triết gia và nhà khoa học. Các cuộc tranh luận về nó vẫn kéo dài cho đến ngày nay.

Vật lý lý thuyết hạt

[sửa | sửa mã nguồn]

Vật lý lý thuyết hạt cố gắng để phát triển các mô hình lý thuyết, với công cụ là toán học để giải thích các kết quả của thí nghiệm hiện hành, cùng với việc dự đoán các kết quả thí nghiệm trong tương lại. Có một số lĩnh vực chính trong ngành vật lý lý thuyết hạt, song lại tạo ra một lượng lớn các hoạt động nghiên cứu.

Trọng tâm của vật lý lý thuyết hạt chính là việc cố gắng hiểu sâu hơn về mô hình chuẩn cùng với các thí nghiệm kiểm chứng của nó. Bằng việc đưa ra nhiều tham số trong các thí nghiệm của mô hình chuẩn, để giảm thiểu các kết quả không chắc chắn, công việc này sẽ giúp các nhà vật lý phát hiện ra các hạn chế của mô hình chuẩn, nhờ đó giúp chúng ta hiểu sâu hơn về tự nhiên. Công việc tìm hiểu trên mang đầy thách thức, như việc tính toán các đại lượng trong sắc động lực học lượng tử. Một số nhà lý thuyết sử dụng công cụ là thuyết trường hiệu dụng, một số khác thì sử dụng thuyết lattice gauge theory.

Một đóng góp không nhỏ khác tạo bởi các nhà xây dựng mô hình, người đưa ra các ý tưởng có thể mở rộng mô hình chuẩn (với phạm vi năng lượng cao hơn hay khoảng cách nhỏ hơn). Công việc này được thúc đẩy bởi các bài toán nảy sinh ra từ những số liệu của thí nghiệm. Nó bao gồm siêu đối xứng, tiếp đến là bộ máy Higgs, hay mô hình Randall-Sundrum, là sự kết hợp của những ý tưởng trên và một số ý tưởng khác.

Một hướng đi chính trong vật lý lý thuyết hạt chính là lý thuyết dây. Các nhà lý thuyết dây có gắng xây dựng một mô hình thống nhất cơ học lượng tử với thuyết tương đối rộng, với ý tưởng chính là vật chất tạo bởi các dây, các màng nhỏ, chứ không chỉ dừng lại ở các hạt.

Song song với thuyết dây là thuyết hấp dẫn lượng tử vòng, với ý tưởng không-thời gian được lượng tử hóa, có cấu trúc và kích thước xác định.

Tương lai của vật lý hạt

[sửa | sửa mã nguồn]

Các nhà vật lý hạt trên thế giới cùng hướng về một mục tiêu chung đó chính là nghiên cứu về sự tồn tại của hạt Higgs boson và các hạt siêu đối xứng. Sự hoàn thành của máy gia tốc LHC (Large Hadron Collider) vào năm 2009 sẽ tạo đà cho các nghiên cứu của vật lý hạt trong tương lai. Cùng với nó là dự án ILC (International Linear Collider), nếu như được nhất trí xây dựng, sẽ là một bước đệm rất lớn cho ngành vật lý hạt nói riêng cũng như ngành vật lý nói chung. Máy va chạm ILC sẽ cho phép các nhà vật lý hạt phát hiện các tính chất của hạt một cách chuẩn xác hơn.

Một mục tiêu chính khác của vật lý hạt chính là việc xác định khối lượng của hạt neutrino, cũng như sự kiểm chứng về sự tồn tại phản ứng phân rã kép của proton.

Các Loại Hạt

[sửa | sửa mã nguồn]

Hạt Điện

[sửa | sửa mã nguồn]

Các hạt tạo nên Điện tử bao gồm

• Điện tử âm, e − 1 {\displaystyle e^{-1}} , m e = {\displaystyle m_{e}=}
• Điện tử dương, p + 1 {\displaystyle p^{+1}} , m p = {\displaystyle m_{p}=}
• Điện tử trung hòa, n 0 {\displaystyle n^{0}} , m n = {\displaystyle m_{n}=}

Phản Hạt Điện

[sửa | sửa mã nguồn]

Các hạt tạo nên Quang Tử h bao gồm

Hạt Quang

[sửa | sửa mã nguồn]

Các hạt tạo nên Quang Tử bao gồm

• Quang Tử α {\displaystyle \alpha } , h = {\displaystyle h=}
• Quang Tử β {\displaystyle \beta } , h = {\displaystyle h=}
• Quang Tử γ {\displaystyle \gamma } ,, h = {\displaystyle h=}

Tham khảo

[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài

[sửa | sửa mã nguồn] Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Vật lý hạt.

• Vật lý hạt cơ bản tại Từ điển bách khoa Việt Nam
• Vật lý hạt nhân tại Từ điển bách khoa Việt Nam
• Particle physics tại Encyclopædia Britannica (tiếng Anh)

x t s Hạt cơ bản trong vật lý
Hạt sơ cấp(HSC)	Fermion Quark lên u · xuống d · duyên c · lạ s · đỉnh t · đáy b Lepton Electron e- Positron e+ Muon μ- · μ+ Tauon τ- · τ+ Neutrino νe · νμ · ντ Electron Muon Tau Boson Chuẩn Photon γ · Gluon g · Boson W± · Boson Z0 Vô hướng Boson Higgs H0 Ghost fields Faddeev–Popov ghost Hạt sơ cấp phỏng đoán(HSCPĐ) Siêu đối xứng Gaugino Gluino · Gravitino * Photino Khác Axino · Chargino · Higgsino · Neutralino · Sfermion (Stop squark) HSCPĐ khác Axion A0 · Dilaton · Graviton G · Majoron · Tachyon · X · Y · W' · Z' · Sterile neutrino · Đơn cực từ
Hạt tổ hợp(HTH)	Hadron Baryon / Hyperon Nucleon (proton p * phản proton · neutron n * phản neutron)  · Delta Δ · Lambda Λ · Sigma Σ · Xi Ξ · Cascade B Ξb Omega Ω Meson / Quarkonia π · ρ · η · η′ · φ · ω · J/ψ · ϒ · θ · K · B · D · T HTH khác Hạt nhân nguyên tử · Nguyên tử · Nguyên tử ngoại lai (Positronic · Muonic · Onia) · Phân tử Hạt tổ hợp phỏng đoán(HTHPĐ) Hadron lạ Baryon lạ Dibaryon · Ngũ quark Meson lạ Glueball · Tứ quark Khác Lục quark  · Thất quark · Skyrmion HTHPĐ khác Phân tử mesonic · Pomeron
Giả hạt	Davydov soliton · Exciton · Magnon · Phonon · Plasmaron · Plasmon · Polariton · Polaron · Roton
Danh sách	Hạt cơ bản · Giả hạt · Baryon · Meson · Lịch sử khám phá hạt
Sách	en:Book:Hadronic Matter · en:Book:Particles of the Standard Model · en:Book:Leptons · en:Book:Quarks
Mô hình chuẩn  • Mô hình quark  • Lưỡng tính sóng–hạt  • Chủ đề Vật lý Thể loại Hạt sơ cấp

x t s Các ngành của vật lý học
Phạm vi	Vật lý ứng dụng Vật lý thực nghiệm Vật lý lý thuyết
Năng lượng,Chuyển động	Cơ học cổ điển Cơ học Lagrange Cơ học Hamilton Cơ học môi trường liên tục Cơ học thiên thể Cơ học thống kê Nhiệt động lực học Cơ học chất lưu Cơ học lượng tử
Sóng và Trường	Trường hấp dẫn Trường điện từ Lý thuyết trường lượng tử Thuyết tương đối Thuyết tương đối hẹp Thuyết tương đối rộng
Khoa học vật lý và Toán học	Vật lý máy gia tốc Âm học Vật lý thiên văn Vật lý Mặt Trời Vật lý thiên văn hạt nhân Vật lý không gian Vật lý sao Vật lý nguyên tử, phân tử, và quang học Hóa lý Vật lý tính toán Vật lý vật chất ngưng tụ Vật lý chất rắn Vật lý kỹ thuật số Vật lý kỹ thuật Vật lý vật liệu Vật lý toán Vật lý hạt nhân Quang học Quang học phi tuyến Quang học lượng tử Vật lý hạt Vật lý hạt thiên văn Phenomenology Plasma Vật lý polymer Vật lý thống kê
Vật lý / Sinh học / Địa chất học / Kinh tế học	Lý sinh học Cơ học sinh học Vật lý y khoa Vật lý thần kinh Vật lý nông học Vật lý đất Vật lý khí quyển Vật lý đám mây Vật lý kinh tế Vật lý xã hội Địa vật lý Tâm vật lý học

x t s Các lực cơ bản trong vật lý
Lực vật lý	Tương tác mạnh Gluon Cơ bản Tàn dư Tương tác điện yếu Tương tác yếu Boson W và Z Tương tác điện từ Photon Tương tác hấp dẫn Graviton
Bức xạ	Bức xạ điện từ Bức xạ hấp dẫn
Tương tác phỏng đoán	Lực thứ năm Nguyên tố thứ năm
Danh sách thuật ngữ vật lý Vật lý hạt Triết học vật lý Vũ trụ Weakless Universe

x t s Mô hình Chuẩn
Cơ sở	Vật lý hạt Fermion Boson gauge Hạt Higgs Lý thuyết trường lượng tử Lý thuyết Gauge Tương tác mạnh Màu tích Thuyết sắc động lực học lượng tử Mô hình Quark Tương tác điện yếu Tương tác yếu Điện động lực học lượng tử tương tác Fermi Weak hypercharge Weak isospin
Thành phần	Ma trận CKM Spontaneous symmetry breaking Cơ chế Higgs Mathematical formulation of the Standard Model
Beyond theStandard Model	Evidence Hierarchy problem Vật chất tối Hằng số vũ trụ Strong CP problem Dao động neutrino Theories Technicolor Kaluza–Klein theory Lý thuyết thống nhất lớn Thuyết vạn vật Siêu đối xứng MSSM Superstring theory Supergravity Hấp dẫn lượng tử Lý thuyết dây Lý thuyết hấp dẫn lượng tử vòng Causal dynamical triangulation Canonical quantum gravity Superfluid vacuum theory Twistor theory
Thí nghiệm	Gran Sasso INO LHC SNO Super-K Tevatron