Thế nào là hạt cơ bản?

Vào đầu thế kỷ XX, người ta tìm thấy nguyên tử là do điện tử và hạt nhân nguyên tử tạo nên. Nguyên tử đã bé nhưng hạt nhân nguyên tử lại còn bé hơn nhiều. Nếu xem nguyên tử như một toà nhà cao 10 tầng thì hạt nhân nguyên tử chỉ bằng hạt đậu bé tí xíu. Thế nhưng hạt nhân nguyên tử lại có thể chia thành nhiều "phần nhỏ hơn" nữa.

Các "thành phần nhỏ hơn" này đều là "cư dân" của thế giới nguyên tử và có nhiều chủng loại. Ban đầu người ta phát hiện 4 loại: điện tử, quang tử, proton và nơtron. Về sau, người ta lại phát hiện thêm positron (điện tử dương), nơtrino, mezon, siêu tử, variton..., người ta gọi chúng là các hạt cơ bản. Vào năm 1972, Viện nghiên cứu vật lý năng lượng cao của Trung Quốc ở Vân Nam đã đo các tia vũ trụ và phát hiện một hạt nặng mới mang điện là một hyperon. Vào mùa thu năm 1974, một nhà vật lý quốc tịch Mỹ là giáo sư Đinh Triệu Trung cùng các đồng sự đã phát hiện một loại quang tử nặng mới gọi là hạt J. Vào năm 1979, Đinh Triệu Trung và các cộng sự lại phát hiện một loại hạt cơ bản mới là mezon. Theo lý luận và thực nghiệm, các hạt cơ bản như proton, nơtron do tổ hợp các hạt quac và các mezon tạo nên. Vì vậy ngày nay có người cho proton và nơtron không phải là hạt cơ bản. Theo các số liệu thống kê, hiện tại người ta đã phát hiện gần 400 loại hạt cơ bản và đội ngũ các hạt cơ bản ngày càng được tiếp tục phát hiện và bổ sung.

Trong họ hàng các hạt cơ bản, các hạt khác nhau rất nhiều. Ví dụ một hạt nơtrinô hoặc phản nơtrinô chỉ có khối lượng bằng một phần vạn khối lượng của điện tử. Có điều đáng chú ý là khối lượng tĩnh của quang tử (photon) bằng không. Hạt có khối lượng lớn nhất là các siêu tử. Siêu tử có khối lượng lớn gấp 624000 lần khối lượng điện tử. Chỉ có điều thời gian sống của các siêu tử rất ngắn, chỉ vào khoảng 1 phần tỷ của giây. Gia đình họ mezon rất nhiều, có loại mang điện dương, có loại mang điện âm, có loại không mang điện, khối lượng của các mezon trung gian giữa điện tử và proton. Có loại mezon có thể xâm nhập vào hạt nhân nguyên tử khơi mào cho các phản ứng hạt nhân.

Người ta còn phát hiện các hạt cơ bản có thể biến đổi qua lại. Ví dụ với các điện tử và dương điện tử: hai loại hạt này có kích thước như nhau, khối lượng như nhau, mang cùng lượng điện chỉ có khác dấu, một loại mang điện âm, một loại mang điện dương. Khi dương điện tử gặp điện tử sẽ biến thành hai photon. Khi một proton gặp một phản proton sẽ mất điện tích và biến thành phản trung tử không tích điện. Vào tháng 3 năm 1960, nhà vật lý học Trung Quốc Vương Cán Xương trong Hội nghị quốc tế lần thứ IX về vật lý năng lượng cao đã đọc báo cáo về hạt siêu tử là hạt phản sigma tích điện âm (∑). Từ đó có thể thấy các "cư dân" nhỏ bé trong thế giới nguyên tử không phải đứng cô lập mà có liên hệ với nhau, biến hoá lẫn nhau.

Hạt cơ bản có phải là hạt nhỏ nhất, "cơ bản" nhất trong thế giới vật chất không? Thực ra không tồn tại các "hạt cơ bản" không thể chia nhỏ được, người ta thấy càng đi sâu thì càng thấy thế giới các hạt cơ bản là vô cùng, vô tận. Ngày nay người ta đưa ra nhiều lý thuyết liên quan đến các hạt cơ bản. Các nhà vật lý Trung Quốc đưa ra "mô hình lớp hạt", nhà vật lý nổi tiếng Nhật Bản Bản Điền đưa ra "mô hình Bản Điền"…

Cho dù "cư dân" thế giới nguyên tử có nhỏ nhất đến mức nào, nhưng các nhà khoa học đang cố hết sức đi sâu nỗ lực mở ra màn bí mật của các hạt cơ bản.

Có phải các phương trình đều có thể giải bằng công thức không?

Nhiều người thích dùng công thức khi giải các phương trình vì chỉ cần theo các quá trình và quy phạm không cần phải tốn nhiều suy nghĩ. Ví như giải...

Vì sao gốm kim loại có thể bền với nhiệt độ cao?

Trong thời đại sản xuất phát triển với tốc độ nhảy vọt ngày càng đòi hỏi tăng cường tốc độ. Ô tô chạy đua và vượt xe ngựa; xe lửa lại vượt ô tô, máy...

Nguồn điện trên thiết bị vũ trụ từ đâu mà có?

Thiết bị vũ trụ sau khi được tên lửa phóng vào quỹ đạo phải dựa vào nguồn điện của mình để làm việc.

Người ta nói tiếng gì sau vài thế kỷ “chinh phạt” vũ trụ?

Nếu con người rời khỏi hành tinh này trong một chuyến thám hiểm dài hai thế kỷ, liệu hậu duệ của họ có tiếp xúc được với những người ở lại trên Trái...

Châu Phi đã bị chia cắt như thế nào?

Châu Phi trong con mắt của người châu Âu hàng nghìn năm nay vẫn là mảnh đất thẩn bí. Ngay từ thế kỷ thứ năm trước Công nguyên, trong sách của...

Vì sao về mùa hè, trên mặt hồ ao thường nổi lên nhiều bóng khí?

Vào mùa hè, khi bạn bơi thuyền dạo trên mặt hồ, bạn có thể nhận thấy có nhiều bóng khí nhỏ nổi lên mặt hồ. Đó có phải là do cá đớp không khí gây ra...

Có phải cây thiên tuế nghìn năm mới ra hoa một lần không?

Thiên tuế nghìn năm ra hoa thường để ví với việc rất khó thực hiện hoặc khó gặp. Thời xa xưa có người thậm chí đã từng so sánh cây thiên tuế ra hoa...

Vì sao con hà khoét thủng được cả đá?

Trên các bãi biển, có những tảng đá lỗ chỗ như tổ ong do hà bám. Chúng làm thế nào để có thể phá hủy được loại vật chất cứng rắn này, trong khi không hề có răng? Thì ra, con hà tiết ra một chất dịch có tính axit cao, làm cho đá mềm ra.

Thực vật thuỷ sinh vì sao không thối rữa?

Giữa đầm, những cây sen, cây súng ngâm nửa mình dưới nước, kiêu hãnh xoè lá và chìa hoa lên trời. Trong khi đó, cánh đồng ngô, bông chỉ gặp cơn mưa...