Hạt sơ cấp là gì? Tính chất của các loai hạt sơ cấp - Vật lý 12 bài 40

Vậy các hạt sơ cấp là gì? phân loại các loại hạt sơ cấp như thế nào? tính chất của các loại hạt sơ cấp ra sao? chúng ta sẽ có câu trả lời qua bài viết dưới đây.

I. Khái niệm hạt sơ cấp

1. Hạt sơ cấp là gì?

- Hạt sơ cấp là những hạt có kích thước vào cỡ kích thước hạt nhân trở xuống như: phôtôn (γ), êlectron (e-), pôzitron (e+), prôtôn (p), nơtron (n), nơtrinô (ν) được gọi là các hạt sơ cấp.

2. Sự xuất hiện các hạt sơ cấp mới

- Để tạo các hạt sơ cấp mới, người ta làm tăng vận tốc của một số hạt và cho chúng bắn vào các hạt khác nhau.

3. Phân loại hạt sơ cấp

a) Phôtôn.

b) Các leptôn (các hạt nhẹ) có khối lượng từ 0 đến 200 m_e: nơtrinô, êlectron, pôzitron, mêzôn μ.

c) Các hađrôn: có khối lượng trên 200 m_e và được phân thành ba nhóm con:

- Mêzôn π, K: có khối lượng trên 200 m_e 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 cấp

1. Thời gian sống (trung bình)

Một số ít hạt sơ cấp là bền (thời gian sống ~∞) còn đa số là không bền: chúng tự phân rã và biến thành hạt sơ cấp khác.

2. 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 thì thực nghiệm chứng minh nơtron vẫn có momen từ khác không nên phản hạt của nó có momen từ ngược hướng và cùng độ lớn.

III. Tương tác của các hạt sơ cấp

Có bốn loại tương tác cơ bản:

1. 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,...

2. 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.

3. Tương tác yếu. Các leptôn

- Đó là tương tác giữa các leptôn.

4. Tương tác hấp dẫn

- Là tương tác giữa các hạt (các vật) có khối lượng khác không.

IV. Bài tập về các hạt sơ cấp

* Bài 1 trang 208 SGK Vật Lý 12: So sánh năng lượng liên kết của electron trong nguyên tử hidro và năng lượng liên kết của một proton trong hạt nhân 

* Lời giải:

- Năng lượng liên kết của proton trong hạt nhân  lớn hơn rất nhiều năng lượng liên kết của electron trong nguyên tử hidro. Vì tương tác giữa êlectron và hạt nhân trong nguyên tử Hiđrô là tương tác điện từ, còn tương tác trong hạt nhân là tương tác mạnh.

* Bài 2 trang 208 SGK Vật Lý 12: Lepton là gì? Đặc tính chung của các lepton. Các lepton tham gia những quá trình tương tác nào?

* Lời giải:

- Leptôn là một loại hạt sơ cấp, đó là các hạt nhẹ, có khối lượng từ 0 đến 200 m_e như các hạt nơtrinô, êlectron, pôzitron, mêzôn μ.

- Các leptôn tham gia những tương tác yếu, chẳng hạn như quá trình phân rã β+, β-:

 n → p + e +  ( là phản hạt notrino);

 p → n + ν + β+ (ν là hạt notrino).