Hiểu vật lý trong 60 giây - Bài 16 . Mô hình chuẩn

Hiểu vật lý trong 60 giây - Bài 16 .  Mô hình chuẩn

Lời nói đầu .


Tạp chí Symmetry trình bày rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong Vật lý hiện đại với những ý tưởng , bài viết , công trình lý thuyết lẫn thực nghiệm của tập thể các nhà khoa học hàng đầu hiện nay trên thế giới . Chuyên mục " Hiểu biết Vật lý trong 60 giây " tổng hợp một số bài viết ngắn gọn , súc tích và đầy tính đột phá trong việc giải thích các cơ chế vật lý nhằm giúp người đọc dễ dàng tiếp cận những thông tin mới mẻ . Tác giả của những bài viết này hiện đang công tác tại các Trung tâm nghiên cứu , Viện Khoa học và các trường Đại học danh tiếng nên nguồn thông tin luôn được cập nhật thường xuyên .
 Xin trân trọng giới thiệu đến bạn đọc .




Trần hồng Cơ .
Tham khảo - Trích lược .
Ngày 05/05/2014.




 ------------------------------------------------------------------------------------------- 

 Mô hình chuẩn  

Minh họa: Sandbox Studio


Mô hình Chuẩn là lý thuyết tốt nhất mà các nhà vật lý hiện có để mô tả các khối xây dựng của vũ trụ. Đó là một trong những thành tựu lớn nhất trong khoa học của thế kỷ XX. Lý thuyết này nói rằng tất cả mọi thứ xung quanh chúng ta được làm bằng các hạt gọi là hạt quark và lepton với bốn loại lực có ảnh hưởng đến chúng.

Bốn loại lực trong mô hình chuẩn .

Các lực quen thuộc nhất là lực điện từ và lực hấp dẫn; hai lực khác ít được biết đến đó là :
-Lực mạnh liên kết hạt nhân nguyên tử lại với nhau, làm cho chúng ổn định. Nếu không có lực mạnh, sẽ không có các nguyên tử khác ngoài hydrogen : không có carbon, không có oxy, và dĩ nhiên là không có cuộc sống.
-Các lực yếu gây ra các phản ứng hạt nhân làm mặt trời tỏa ra ánh sáng trong hàng tỷ năm. Kết quả là , hàng nghìn tỷ neutrino đến từ mặt trời và đi qua cơ thể của chúng ta mỗi giây, nhưng chúng ta không cảm thấy chúng chỉ vì lực yếu còn quá yếu chưa thể đo được .

Các tiên đoán và kết quả của mô hình chuẩn .

Mô hình chuẩn đã tiên đoán sự tồn tại của boson W, Z, gluon, quark đỉnh và duyên trước khi những hạt này được quan sát , ngoài ra đặc tính của chúng theo tiên đoán được thực nghiệm xác nhận với sự chính xác cao. Để có thể hiểu biết về sự thành công của mô hình chuẩn, hãy xem bảng so sánh khối lượng của boson W và Z  được đo lường thực nghiệm với giá trị do mô hình chuẩn tiên đoán:

Nguồn :  http://goo.gl/N3UH64

Mô hình chuẩn cũng tiên đoán về đặc tính của sự phân rã của boson Z, mà thực nghiệm tại Large Electron-Positron Collider tại CERN sau đó xác nhận đúng từ thực nghiệm .

Ngày 13 tháng 12 năm 2012, nhà vật lý báo cáo về sự không thay đổi theo thời gian và không gian của hằng số vật lý cơ bản, thông tin khoa học này đã ủng hộ mô hình chuẩn .


Những khiếm khuyết của mô hình chuẩn .

Mặc dù có những thành công đáng kinh ngạc , mô hình chuẩn vẫn có những thiếu sót nghiêm trọng.
Có 2 nguyên nhân khiến cho nó vẫn chưa thể trở thành một thuyết hoàn chỉnh trong vật lý cơ bản :
-Mô hình này còn chứa 19 tham số tự do, như khối lượng của các hạt. Các tham số này không thể tính toán một cách độc lập
-Mô hình này không miêu tả tương tác hấp dẫn
Hiện tại, mô hình này đang gặp một thử thách không nhỏ, đó là nghi vấn về sự xuất hiện của các hằng số không bền, như c hay e, hay cả hằng số mạng tinh thể. Nếu như các định luật vật lý chứng mình được có vị trí phụ thuộc và có thể khác nhau ở các tọa độ đặc biệt trong không gian, thì điều đó có nghĩa là tất cả các thí nghiệm sử dụng để chứng minh cho mô hình chuẩn đều không hợp lệ.


Một ví dụ khác về sự thiếu sót của mô hình chuẩn khi cho rằng , nếu các lực và hạt vật chất đều tồn tại , thì tất cả các hạt phải di chuyển với tốc độ của ánh sáng, nhưng đó không phải là những gì đang được quan sát thực nghiệm .Để làm chậm tốc độ của chúng xuống, các nhà vật lý lý thuyết đề xuất một "chất lỏng" bí ẩn, lấp đầy vũ trụ , nhưng chưa được-nhìn thấy , gọi là trường Higgs.



Ngoài ra, các nhà vật lý giờ đây hiểu rằng 96%  của vũ trụ không phải làm bằng vật chất như chúng ta biết , và do đó nó không phù hợp với mô hình chuẩn. Làm thế nào để mở rộng mô hình chuẩn để giải thích cho những bí ẩn là một câu hỏi mở cần được trả lời bởi các thí nghiệm trong hiện tại và tương lai.

Theo  Hitoshi Murayama, Đại học California Berkeley và Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley

 +++++++++++++++++++++++++++

Nguồn :
1. http://www.symmetrymagazine.org/article/may-2006/60-seconds-standard-model
2. http://physics.info/standard/
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_Model
4. http://www.particleadventure.org/standard_model.html
5. http://home.web.cern.ch/about/physics/standard-model
6. http://cohtran.blogspot.com/2014/02/nhat-ky-luong-tu-cuoc-tham-hiem-gioi.html
7. http://vi.wikipedia.org/wiki/Mô hình chuẩn
8. http://www.spacetime-model.com/higgs_boson_idx.htm
9. http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/particle-physics-basics/



Trần hồng Cơ
Tham khảo - Trích lược .
Ngày 10/02/2015 .




-------------------------------------------------------------------------------------------

 Người có học biết mình ngu dốt. The learned man knows that he is ignorant.

 Victor Hugo.