Mô hình Chuẩn

Mô hình Chuẩn là một loại bảng tuần hoàn các nguyên tố dành cho ngành vật lí hạt sơ cấp. Nhưng thay vì lập danh sách các nguyên tố hóa học, nó liệt kê các hạt sơ cấp cấu tạo nên các nguyên tử tạo nên các nguyên tố hóa học, cùng với các hạt khác không thể chia cắt thành những mảnh nhỏ hơn nữa.

Người ta mất một thời gian dài để xây dựng Mô hình Chuẩn hoàn chỉnh. Nhà vật lí J.J. Thomson khám phá electron vào năm 1897, và các nhà khoa học tại Máy Va chạm Hadron Lớn tìm thấy mảnh ghép cuối cùng của câu đố, boson Higgs, vào năm 2012.

QUARK UP (LÊN)

Các quark up (lên) và down (xuống) cấu tạo nên proton và neutron, các hạt cấu tạo nên hạt nhân của mọi nguyên tử.

QUARK CHARM (DUYÊN)

Năm 1974, hai nhóm nghiên cứu độc lập nhau đã tiến hành các thí nghiệm tại hai phòng thí nghiệm độc lập khám phá ra quark charm, quark thứ tư được tìm thấy. Khám phá bất ngờ đã buộc các nhà vật lí xét lại cách vũ trụ vận hành ở những cấp độ nhỏ nhất.

QUARK TOP (ĐỈNH)

Quark top là quark nặng nhất từng được khám phá cho đến nay. Nó cân nặng tương đương một nguyên tử vàng, Nhưng không giống như nguyên tử, nó là một hạt sơ cấp; trong chừng mực mà chúng ta biết, nó không được cấu tạo bởi những viên gạch cấu trúc nhỏ hơn.

QUARK DOWN (XUỐNG)

Không ai biết tại sao, nhưng quark down hơi nặng hơn quark up một chút. Nếu không phải vậy, thì proton trong mỗi nguyên tử sẽ phân hủy và vũ trụ sẽ trông rất khác.

QUARK STRANGE (LẠ)

Các nhà khoa học đã khám phá các hạt có những tính chất “lạ” nhiều năm trước khi người ta biết rõ rằng các tính chất lạ đó là do thực tế chúng đều có chứa một loại quark mới, “lạ”. Nhà lí thuyết Murray Gell-Mann được trao giải thưởng Nobel cho việc đưa ra các khái niệm tính lạ và quark.

QUARK BOTTOM (ĐÁY)

Hạt này là họ hàng nặng kí của quark down và quark strange. Việc khám phá nó đã xác nhận rằng tất cả các viên gạch cấu trúc sơ cấp của vật chất bình thường thuộc ba phiên bản khác nhau.

NEUTRINO ELECTRON

Các phép đo và tính toán hồi thập niên 1920 đưa người ta đến chỗ dự đoán sự tồn tại của một hạt khó nắm bắt không mang điện tích, đó là neutrino. Nhưng mãi đến năm 1956 thì các nhà khoa học mới quan sát thấy dấu hiệu của một neutrino electron tương tác với các hạt khác. Các phản ứng hạt nhân trong mặt trời và trong nhà máy điện hạt nhân tạo ra các phản neutrino electron.

NEUTRINO MUON

Neutrino gồm ba mùi. Neutrino muon được khám phá đầu tiên vào năm 1962. Các chùm neutrino phát ra từ các máy gia tốc hạt thường gồm neutrino muon và phản neutrino muon.

NEUTRINO TAU

Dựa trên các mô hình lí thuyết và các quan sát gián tiếp, các nhà khoa học hi vọng tìm thấy một thế hệ thứ ba của neutrino. Nhưng mãi đến năm 2000 thì họ mới phát triển được các kĩ thuật nhận dạng vết tích hạt được tạo ra bởi các tương tác neutrino tau.

ELECTRON

Electron cấp năng lượng cho toàn thế giới. Nó là hạt nhẹ nhất mang điện tích và là một viên gạch cấu trúc của mọi nguyên tử. Electron thuộc họ lepton tích điện.

MUON

Muon là phiên bản nặng hơn của electron. Nó trút xuống chúng ta khi nó được tạo ra trong các va chạm của tia vũ trụ với khí quyển Trái đất. Khi nó được khám phá vào năm 1937, một nhà vật lí đã buột miệng hỏi “Ai đã bảo nó làm thế?”

TAU

Việc khám phá hạt sơ cấp này hồi năm 1976 hoàn toàn khiến các nhà khoa học bất ngờ. Đó là khám phá đầu tiên của một hạt thuộc cái gọi là thế hệ thứ ba. Nó là thế hệ thứ ba và nặng nhất của lepton tích điện, nặng hơn electron lẫn muon.

PHOTON

Photon là hạt sơ cấp duy nhất mà mắt người nhìn thấy được – nhưng chỉ khi nó có năng lượng và tần số (màu sắc) thích hợp. Nó truyền lực điện từ giữa các hạt mang điện.

GLUON

Gluon là chất keo dán giữ các quark với nhau để tạo thành proton, neutron và các hạt sơ cấp khác. Nó trung chuyển lực hạt nhân mạnh.

BOSON Z

Boson Z là hạt chị em trung hòa điện của boson W và là một họ hàng nặng của photon. Boson Z và boson W giải thích lực điện yếu.

BOSON W

Boson W là hạt mang lực duy nhất có điện tích. Nó cần thiết cho các phản ứng hạt nhân yếu: Không có nó, mặt trời sẽ không tỏa sáng.

BOSON HIGGS

Được khám phá hồi năm 2012, boson Higgs là mảnh ghép còn thiếu cuối cùng của câu đố Mô hình Chuẩn. Nó là một loại hạt mang lực khác với các lực sơ cấp khác, và nó đem lại khối lượng cho các quark cũng như cho boson W và boson Z. Nó có gây ra khối lượng cho các neutrino hay không thì vẫn chờ khám phá.

Nguồn: Symmetry Magazine