Hãy dành ít phút trả lời 10 câu hỏi trắc nghiệm dưới đây để kiểm tra lại kiến thức của bạn về lĩnh vực vật lí hạt sơ cấp. Đáp án của những câu hỏi này có ở phần cuối.
1. Câu nào sau đây mô tả các chiều đã biết của vật lí học?
a) Có hai chiều đã biết: vật chất và phản vật chất
b) Chúng ta sống trong một vũ trụ đa chiều với vô số chiều
c) Có bốn chiều đã biết: chiều dài, chiều cao, chiều rộng, và trọng lượng
d) Có bốn chiều đã biết: chiều dài, chiều cao, chiều rộng, và thời gian
2. Vũ trụ của chúng ta bị thống trị bởi...
a) Vật chất bình thường
b) Vật chất tối
c) Năng lượng tối
d) Lượng bằng nhau của cả ba loại trên
3. Hạt cơ bản, hay hạt sơ cấp, là những hạt không được cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn. Loại hạt cơ bản nào là phổ biến nhất trong vũ trụ?
a) Nguyên tử
b) Meson
c) Neutrino
d) Quark
4. Một nguyên tử có cấu tạo gồm những hạt cơ bản nào?
a) Quark, gluon và electron
b) Proton, neutron và electron
c) Hạt nhân và electron quay xung quanh
d) Một nguyên tử không thể chia tách thành bất cứ cái gì nhỏ hơn nó
5. Fermion là gì?
a) Những nguyên tố có tính sắt kim loại
b) Những hạt cơ bản của vật chất
c) Những chất rắn cứng hạ nguyên tử
d) Những nhóm hạt có cùng điện tích hoặc khối lượng
6. Boson là gì?
a) Các thành viên đoàn thủy thủ trên những con tàu buôn
b) Một thuật ngữ trong ngành vật lí hạt dùng để mô tả vật chất
c) Những hạt hạ nguyên tử mang lực
d) Một công tắc electron dùng trong mạch điện nano
7. Tại sao các nhà khoa học tìm kiếm cái gọi là hạt Thần thánh hay boson Higgs?
a) Họ thích cho các nguyên tử va chạm với nhau cho vui
b) Họ muốn tìm một hạt mang lực mang lại khối lượng cho những hạt khác
c) Họ muốn tìm bằng chứng của Chúa
d) Vì nhà vật lí Peter Higgs muốn boson của ông trở lại khán đài vật lí
8. Meson là gì?
a) Một loại hạt phức tạo ra bởi năng lượng cao
b) Một chứng bệnh lây truyền bởi các hạt hạ nguyên tử
c) Một phiên bản phản vật chất của electron
d) Một loại súp Nhật Bản
9. Câu nào sau đây nói về phản vật chất là KHÔNG đúng:
a) Phản vật chất là vật chất bình thường nhưng có điện tích trái dấu
b) Phản vật chất chỉ sinh ra trong các máy gia tốc hạt
c) Phản vật chất hủy với vật chất
d) Trong Vụ Nổ Lớn, lượng vật chất và phản vật chất được tạo ra là bằng nhau
10. Siêu dây là gì?
a) Chất liệu có màu có thể phun xịt và đem đến hàng giờ vui thích cho mọi thời đại
b) Một đường thời gian trong vật lí và các phản ứng hóa học cần thiết cho một hiệu ứng xảy ra
c) Những lực cần thiết để giữ nguyên tử lại với nhau
d) Một giả thuyết nhằm giải thích các hạt sơ cấp của tự nhiên
Máy Va chạm Hadron Lớn tại CERN
ĐÁP ÁN
1. d) Có bốn chiều đã biết: chiều dài, chiều cao, chiều rộng, và thời gian
Có ba chiều không gian: chiều dài, chiều cao và chiều rộng, cộng với một chiều thời gian. Một số nhà vật lí lí thuyết và nhà vũ trụ học đã đề xuất sự tồn tại của những chiều ẩn khác nữa để giải thích những giả thuyết như lí thuyết siêu dây, nhưng cho đến nay không có bằng chứng thực nghiệm nào tìm thấy bất kì chiều ẩn nào nữa.
2. c) Năng lượng tối
Chưa tới 5% vũ trụ là gồm vật chất bình thường cấu tạo nên các ngôi sao, hành tinh, sao chổi, tiểu hành tinh, nhà cửa, cây cối, xe cộ và con người, vân vân. Thật bất ngờ, 25% vũ trụ có cấu tạo từ một chất liệu bí ẩn mà các nhà khoa học không hiểu hết và được đặt tên là vật chất tối. Họ biết nó có mặt ở đó và họ biết nó có lực hấp dẫn vì nó làm các thiên hà ngừng bay ra xa nhau qua lực hướng tâm khi chúng quay tròn. Còn bí ẩn hơn nữa là một lực kì lạ gọi là năng lượng tối chiếm 70% vũ trụ. Nó là một lực đẩy chống lại lực hấp dẫn và làm cho sự giãn nở vũ trụ tăng tốc.
3. c) Neutrino
Trong khi quark là một hạt sơ cấp, nhưng nó không phổ biến như neutrino. Hàng nghìn tỉ neutrino được tạo ra mỗi giây trong những phản ứng hạt nhân tại tâm của các ngôi sao và trong những vụ nổ sao siêu mới khi ngôi sao qua đời. Hàng triệu neutrino đi qua cơ thể bạn ngay lúc này, nhưng chúng rất hiếm khi tương tác, nên bạn không để ý đến chúng.
Nguyên tử và meson không phải là hạt sơ cấp vì chúng được cấu tạo từ những hạt khác.
4. a) Quark, gluon và electron
Nguyên tử có cấu tạo gồm những hạt sơ cấp gọi là quark, gluon và electron. Quark và gluon tạo nên proton và neutron có mặt trong hạt nhân nguyên tử. Mỗi proton và neutron gồm ba quark liên kết với nhau bằng gluon, hạt truyền lực hạt nhân mạnh (một trong bốn lực cơ bản của tự nhiên). Các electron, quay xung quanh hạt nhân, là loại hạt sơ cấp thứ ba trong một nguyên tử.
5. b) Những hạt sơ cấp của vật chất
Fermion là những hạt sơ cấp của vật chất như quark, electron và neutrino. Có 24 fermion đã biết: 6 quark – lên, xuống, duyên, lạ, đỉnh và đáy; 6 lepton – electron, electron neutrino, muon, muon neutrino, tau và tau neutrino; và 12 hạt phản vật chất tương ứng
6. c) Những hạt hạ nguyên tử mang lực
Boson là những hạt hạ nguyên tử mang hoặc trung chuyển lực. Có sáu boson cơ bản:
- Gluon, mang lực hạt nhân mạnh liên kết proton và neutron và giữ nguyên tử lại với nhau;
- W và Z, trung chuyển lực hạt nhân yếu gây ra phân hủy phóng xạ và kích thích sự hợp nhân hydrogen trong các ngôi sao làm cho chúng tỏa sáng;
- Photon, mang lực điện từ sinh ra điện trường và từ trường;
- Graviton – hạt mang lực hấp dẫn, trên giả thuyết, cho đến nay chưa phát hiện ra;
- Và hạt Higgs chưa được tìm thấy sẽ mang lại khối lượng cho những hạt khác.
7. b) Họ muốn tìm một hạt mang lực mang khối lượng cho những hạt khác
Boson Higgs, mang tên nhà vật lí Peter Higgs, là hạt giả thuyết sinh ra trường Higgs tràn ngập trong vũ trụ mang lại khối lượng cho tất cả những hạt khác. Các nhà khoa học tại CERN đã cho các hạt hạ nguyên tử lao vào nhau (và có lẽ họ thật vui thích khi làm như vậy) với hi vọng tìm ra nó.
Nó được gọi là hạt Thần thánh vì tầm quan trọng của nó trong việc lí giải mô hình chuẩn của ngành vật lí hạt cơ bản.
8. a) Một loại hạt phức tạo ra bởi năng lượng cao
Meson là một loạt hạt phức gọi là hadron, gồm một quark và một phản quark liên kết bằng một gluon. Chúng chỉ tồn tại trong những khoảng thời gian rất ngắn và được tạo ra trong những tương tác năng lượng rất cao như những tương tác gây ra bởi tia vũ trụ hoặc trong các máy gia tốc hạt.
Loại hadron còn lại gọi là baryon.
9. b) Phản vật chất chỉ được tạo ra trong các máy gia tốc hạt
Phản vật chất được sinh ra nhân tạo trong các máy gia tốc hạt dùng cho thí nghiệm. Nhưng nó còn được sinh ra tự nhiên trong sự phân hủy phóng xạ của potassium 40, trong các tương tác tia vũ trụ trong khí quyển và bão sét. Nó còn được phát hiện trong vành đai bức xạ Van Allen của Trái đất.
Phản vật chất là vật chất bình thường nhưng có điện tích trái dấu. Ví dụ, hạt phản vật chất của electron mang điện tích âm là positron mang điện tích dương.
Vì vật chất và phản vật chất hủy nhau khi chúng tiếp xúc, nên một trong bí ẩn lớn của vật lí học là tại sao chúng ta sống trong một vũ trụ bị thống trị bởi vật chất chứ không phải phản vật chất. Những lượng bằng nhau của vật chất và phản vật chất được tạo ra trong Vụ Nổ Lớn hồi 13,7 tỉ năm trước nên chúng phải hủy nhau hết, nhưng chúng ta vẫn tồn tại ở đây!
10. d) Một giả thuyết nhằm giải thích các hạt sơ cấp của tự nhiên
Siêu dây (hay lí thuyết dây) là một giả thuyết nhằm giải thích thế giới hạ nguyên tử ở thang bậc nhỏ nhất. Theo quan điểm này, đa số các hạt sơ cấp trong tự nhiên là những sợi dây năng lượng đang dao động thuần túy. Nếu chúng dao động ở tần số này, chúng là một electron, nếu chúng dao động ở tần số khác, chúng là một hạt quark, và vân vân. Các siêu dây có chiều dài Planck – kích cỡ nhỏ nhất có thể tồn tại, đó là 10-33 cm, hay khoảng một phần triệu tỉ tỉ tỉ của một centimet.
Dịch bởi Trần Nghiêm – thuvienvatly.com
Nguồn: abc.net.au
