Nhật ký lượng tử - cuộc thám hiểm thế giới vật lý hạt/Bài 10. Những hiểu biết được biết đến về Mô hình Chuẩn

Từ Thư viện Khoa học VLOS
Bước tới: chuyển hướng, tìm kiếm

1. Những ý tưởng cơ bản

Có một câu nói nổi tiếng của cựu Bộ trưởng Quốc phòng Hoa Kỳ Donald Rumsfeld mà thực sự đã được áp dụng đối với các nhà vật lý hạt:

"Có những hiểu biết được biết đến.

Đấy là những điều chúng ta biết rằng chúng ta đã biết.

Có những điều chưa biết được biết đến.

Đó nghĩa là, có những điều mà chúng ta biết rằng chúng ta không biết.

Nhưng cũng có những điều chưa biết chưa được biết rõ.

Và có những điều chúng ta không biết rằng chúng ta không biết".

Bỏ qua bối cảnh dự định ban đầu, tuyên bố này không chỉ mô tả tình trạng hiện tại của Mô hình Chuẩn, mà còn nắm bắt một cách chính xác tất cả những hy vọng và ước mơ về LHC của chúng ta.

Chúng ta có "những hiểu biết được biết đến" (có thể nói "kết luận đã biết") mà lý thuyết của chúng ta đã có thỏa thuận đáng chú ý với thực nghiệm. Bài viết này tóm tắt một số trong những điều này theo ngôn ngữ của sơ đồ Feynman.

Ngoài ra cũng có "những điều chưa biết được biết đến" (ẩn luận đã biết), nơi mà lý thuyết của chúng ta bị phá vỡ và thực sự cần một cái gì đó mới hơn. Đây là hầu hết những gì các nghiên cứu của chúng ta tập trung vào và những gì muốn đề cập đến trong tương lai gần. Cuối cùng, những điều thú vị nhất cho chúng ta là cơ hội để thám hiểm lãnh thổ chưa được khám phá và tìm thấy một cái gì đó hoàn toàn bất ngờ, là "những ẩn luận chưa được biết đến"

Bây giờ chúng ta hãy tập trung vào "kết luận đã biết" ,những điều mà chúng ta đang khá chắc chắn rằng chúng ta hiểu được.

Có một cảnh báo rất quan trọng mà chúng ta cần phải quan tâm đến những gì chúng ta muốn nói là "chắc chắn", nhưng chúng ta sẽ nhận được ở dưới cùng. Các "kết luận được biết" là những gì chúng ta gọi là Mô hình Chuẩn của vật lý hạt [1], một cái tên đã nói lên rất nhiều xác nhận thực nghiệm lặp đi lặp lại của nó.

Bai-10-Nhung-hieu-biet-duoc-biet-den-ve-Mo-hinh-Chuan-1.jpg

2. Vài thông tin về hạt Higgs

Boson Higgs hiện là một trong những hạt nổi tiếng nhất chưa-được-phát hiện và sẽ là trọng tâm của một bài viết sắp tới. Trước tiên, hãy bắt đầu bằng cách xem xét các hạt vật chất của Mô hình Chuẩn. Chúng được gọi là fermion và đó là những "nhân vật chính" trong câu chuyện của chúng ta.

a. Mô tả hạt Higgs

Dưới đây là một đoạn video clip mô tả tóm tắt về hạt Higgs

Các nhà khoa học tại CERN, phòng thí nghiệm vật lý hạt châu Âu tại Geneva, tiết lộ những phát hiện mới nhất của họ trong việc tìm kiếm Higgs boson. Ở đây, phóng viên khoa học Ian Sample - tác giả của Massive: Cuộc săn tìm các hạt của Chúa - giải thích về boson Higgs, và cách thức các nhà vật lý Cern đang tìm kiếm nó, và tại sao nó lại quan trọng nếu họ tìm thấy nó.

Bai-10-Nhung-hieu-biet-duoc-biet-den-ve-Mo-hinh-Chuan-3.png

b. Tóm tắt về tác giả Higgs [2]

Peter Higgs, là giáo sư vật lý 84 tuổi của Đại học Edinburgh tại Anh, công bố giả thuyết vào tháng 9/1964, nhưng ông là người đầu tiên đưa ra những mô tả cụ thể về những tính chất của hạt Higgs. Sau đó Carl Hagen, Gerald Guralnik - hai nhà nghiên cứu người Mỹ - và Tom Kibble - một nhà khoa học Anh - cũng công bố giả thuyết về hạt Higgs. Những công trình của 6 nhà khoa học cho thấy các hạt cơ bản bên trong nguyên tử có khối lượng nhờ tương tác với một trường vô hình bao trùm khắp vũ trụ. Mức độ tương tác giữa chúng với trường vô hình càng lớn thì khối lượng của chúng càng tăng. Hạt Higgs chính là thứ tạo ra trường vô hình ấy. "Khối lượng hạt Higgs liên quan tới mức độ ổn định của vũ trụ. Nếu khối lượng của hạt Higgs chỉ tăng hoặc giảm một chút, vũ trụ sẽ diệt vong", Christopher Hill, một nhà vật lý lý thuyết của Fermilab tại Mỹ, giải thích.

c. Vài bài viết về boson Higgs

Dành cho các bạn ưa thích về lý thuyết Higgs Boson (tuy rằng hơi rắc rối và làm đau đầu một chút nhé!), xin xem thêm ở các trang sau

3. Hạt vật chất: các fermion

Chúng ta có thể sắp xếp các hạt trong cùng một biểu đồ, một cái gì đó xem tựa như một bảng tuần hoàn cho vật lý hạt:

Bai-10-Nhung-hieu-biet-duoc-biet-den-ve-Mo-hinh-Chuan-4.jpg

Hãy chỉ tập trung vào cột đầu tiên được tô sáng. Cột này có tất cả các hạt vật chất "bình thường" tạo nên gần như tất cả vật chất trong vũ trụ và có sự tương tác, giải thích tất cả mọi thứ chúng ta cần phải biết về hóa học (và cho tất cả mọi thứ được xây dựng trên đó). Hai hạt ở cột đầu là quark lên và quark xuống. Đây là những kẻ tạo nên proton (uud) và neutron (udd). Như đã nêu trong bảng xếp hạng, cả hai quark lên và xuống có ba "sắc" Sắc ở đây không phải là nghĩa đen như màu của quang phổ điện từ, mà chỉ được xem như là một ghi nhớ tiện dụng cho phiên bản khác nhau của các quark.

Bên dưới quark lên và xuống chúng ta có electron và electron -neutrino (\upsilon e), chúng được gọi chung là lepton. Electron là hạt thông thường có "đám mây" bao quanh một nguyên tử và có tương tác phần lớn là chịu trách nhiệm cho hầu hết các phản ứng hóa học. Electron -neutrino là anh em họ quái dị của điện tử, nó chỉ tương tác rất yếu và gần như không có khối lượng.

Như chúng ta đã nói, cột đầu tiên này (u, d, e, và \upsilon e) là đủ để giải thích tất cả các hiện tượng nguyên tử. Nhưng rồi thực là một điều bất ngờ, vì sau đó, chúng ta lại có hai cột mang các hạt có đặc tính gần giống như các hạt láng giềng của chúng tính theo chiều ngang. Sự khác biệt duy nhất là khi bạn di chuyển sang bên phải ở bảng xếp hạng trên, các hạt trở nên nặng hơn. Vì vậy, các quark charm (c) dù là một bản sao của quark lên (u) mà hóa ra lại nặng hơn đến 500 lần. Các quark top (t) vẫn nặng hơn, nó là hạt cơ bản nặng nhất được biết đến, cân nặng đến hơn 172 GeV. Các anh chị em của quark xuống (d) là quark lạ (s) và quark đáy (b), những hạt này có lịch sử đóng một vai trò quan trọng trong hương vật lý, một lĩnh vực mà sẽ sớm được hưởng lợi từ các thí nghiệm LHCb. Mỗi quark tất cả có ba sắc, với tổng số 2 hàng x 3 sắc x 3 cột = 18 quark cơ bản. Cuối cùng, các electron và neutrino đi kèm với bản sao tên muon (\mu ) Và tau (\tau ). Giá trị của nó lưu ý rằng chúng ta vẫn chưa biết đến liệu các muon và tau- neutrino có nặng hơn electron - neutrino hay không. (Vật lý neutrino đã trở thành một trong những lĩnh vực nghiên cứu chính của Fermilab hiện nay).

Vì vậy, đó là tất cả những điều chúng ta biết về các hạt. Như đã đề cập trong bài viết đầu tiên của chúng ta, có thể vẽ ra những hạt này như dòng thẳng với một mũi tên đi qua chúng. Bạn có thể thấy rằng có hai loại lepton (ví dụ lớp-điện tử và lớp-neutrino) và hai loại quark (lớp-lên và lớp-xuống), cũng như một số bản sao của các hạt này. Ngoài ra, mỗi hạt đi kèm với một phản hạt có điện tích trái dấu. Chúng ta sẽ không đi vào chi tiết về phản vật chất, nhưng hãy xem các bài viết trước đó với phần mô tả khá kỹ lưỡng.

Bạn có thể nghĩ về các hạt như những danh từ. Bây giờ chúng ta sẽ cung cấp thêm các động từ để mô tả cách chúng có thể tương tác với nhau. Để làm điều này, các bạn sẽ được giới thiệu hạt lực (boson) và cung cấp các quy tắc Feynman để mô tả cách các hạt trao đổi thông tin. Bằng cách xâu chuỗi lại những dòng hạt khác nhau với các đỉnh để mô tả tương tác, chúng ta kết thúc với một sơ đồ Feynman kể về câu chuyện của một sự tương tác hạt (Đây có thể xem là "mệnh đề" được hình thành từ các danh từ fermionđộng từ boson).

Bai-10-Nhung-hieu-biet-duoc-biet-den-ve-Mo-hinh-Chuan-5.jpg

Trong các bài viết sau cũng sẽ đề cập đến các lực bằng các ' lý thuyết ' mô tả chúng, nhưng như đã biết, lực đều là một phần trong khuôn khổ Mô hình Chuẩn lớn hơn.

Bai-10-Nhung-hieu-biet-duoc-biet-den-ve-Mo-hinh-Chuan-6.jpg

4. Điện động lực lượng tử

QUANTUM ELECTRODYNAMICS

Lực đơn giản nhất để mô tả là QED, lý thuyết về điện và từ tính được trung hòa bởi các photon. (Vâng, đây mới chỉ là "hạt" của ánh sáng!) Giống như tất cả các hạt lực, photon được biểu diễn như một dòng sóng. Chúng ta đã vẽ đỉnh cơ bản mô tả các kết nối của một điện tử với photon trong một trong những bài viết đầu tiên về sơ đồ Feynman.

Bai-10-Nhung-hieu-biet-duoc-biet-den-ve-Mo-hinh-Chuan-7.png

Vì những lý do lịch sử, các nhà vật lý thường viết các photon như một gamma, \gamma \,. Photon không có khối lượng, có nghĩa là chúng có thể di chuyển xa và một số lượng lớn của chúngcó thể tạo nên các trường điện từ vĩ mô. Như đã mô tả trong bài đầu tiên, bạn có thể tự do di chuyển các điểm mút đầu cuối của một đỉnh tự do. Cần nhớ rằng bạn phải có một dòng mũi tên đi vào đỉnh và một dòng mũi tên đi ra. Đây là hiện tượng bảo toàn điện tích.

Tuy nhiên, ngoài các electron, tất cả các hạt tích điện tương tác với các photon cùng đỉnh. Điều này có nghĩa rằng tất cả các hạt trên, ngoại trừ các neutrino, đều có đỉnh này. Ví dụ, chúng ta có thể có một đỉnh "uu \gamma \," nơi mà chúng ta chỉ cần thay thế vị trí e ở trên bằng u. QED chịu trách nhiệm về điện và từ tính và tất cả những thứ đi kèm cùng với nó (như... điện tử, máy tính v.v..,).

5. Hương động lực lượng tử

QUANTUM FLAVORDYNAMICS

Đây là một tên gọi hơi lỗi thời đối với lực yếu có trách nhiệm với phóng xạ (trong số những thứ khác). Có hai loại hạt lực kết hợp với lực yếu: các boson Z và W. Boson Z là bản sao nặng của các photon, vì vậy chúng ta chỉ có thể đưa các quy tắc Feynman ở trên và thay đổi gamma \gamma thành một Z. Không giống như photon, các boson Z cũng có thể tương tác với neutrino. Sự hiện diện của Z đóng một vai trò quan trọng trong sự thống nhất toán học của Mô hình Chuẩn, nhưng với mục đích của chúng ta hiện nay có vẻ hơi nhàm chán một chút vì chúng dường như giống với các hạt photon bé mũm mĩm.

Nhưng boson W là một cái gì đó khác hẳn. W mang điện tích và sẽ kết nối các hạt thuộc các loại khác nhau (theo cách bảo toàn điện tích tổng thể tại mỗi đỉnh). Chúng ta có thể vẽ các đỉnh lepton như sau:

Bai-10-Nhung-hieu-biet-duoc-biet-den-ve-Mo-hinh-Chuan-8.jpg

Chúng ta vừa viết ra một dòng xoắn -l có nghĩa là một lepton tích điện (e,\mu ,\tau ) và i có nghĩa là chỉ số bất kỳ trong các neutrino (\upsilon e,\upsilon \mu ,\upsilon \tau ). Một bộ các quy tắc rõ ràng có thể được tìm thấy ở dưới đây.

Bai-10-Nhung-hieu-biet-duoc-biet-den-ve-Mo-hinh-Chuan-9.jpg

Bổ sung thêm cho những điều này, các quark cũng liên kết cặp với W theo cùng một cách khá chính xác: chỉ cần thay thế các lepton tích điện và neutrino bởi một quark lớp-lên và một quark lớp-xuống tương ứng. Các bản sao khác nhau của lên, xuống, điện tử, electron- neutrino được gọi là các hương vị. Boson W rất là đặc biệt bởi vì nó làm trung hòa tương tác giữa các hương vị hạt khác nhau. Lưu ý rằng không được kết hợp các quark với các lepton.

Vì W là tích điện, nên nó cũng liên kết cặp với photon, boson Z:

Bai-10-Nhung-hieu-biet-duoc-biet-den-ve-Mo-hinh-Chuan-10.jpg

Cuối cùng, W cũng tham gia vào một số tương tác bốn boson (là điều sẽ không quá quan trọng trong các bài viết của chúng ta):

Bai-10-Nhung-hieu-biet-duoc-biet-den-ve-Mo-hinh-Chuan-11.jpg

6. Sắc động lực lượng tử

QUANTUM CHROMODYNAMICS

Cuối cùng, chúng ta đi đến QCD: lý thuyết của "lực lượng mạnh". QCD có trách nhiệm ràng buộc quark lại với nhau thành baryon (ví dụ như proton và neutron) và meson (cặp quark-phản quark).

Lực mạnh được trung hòa bởi các gluon, được ký hiệu hình dạng đường xoắn lò xo. Gluon liên kết cặp vợ chồng các hạt có sắc tích, vì vậy chúng chỉ tương tác với các hạt quark. Sự tương tác quark-gluon cơ bản có dạng

Bai-10-Nhung-hieu-biet-duoc-biet-den-ve-Mo-hinh-Chuan-12.jpg

Các quark phải có cùng hương (ví dụ đỉnh có thể trông giống như up-up-gluon chứ không được là up-down-gluon) nhưng có thể có sắc khác nhau. Cũng giống như đỉnh photon phải được trung hòa điện, đỉnh gluon cũng phải có sắc trung tính. Do đó chúng ta nói rằng gluon mang một sắc và một phản-sắc, ví dụ như màu đỏ / phản-xanh. Vì những lý do liên quan đến lý thuyết nhóm, có tổng cộng tám gluon hơn là chín mà người ta có thể mong đợi. Hơn nữa, do gluon mang sắc tích, chúng tương tác với chính chúng:

Bai-10-Nhung-hieu-biet-duoc-biet-den-ve-Mo-hinh-Chuan-13.jpg

QCD-bên cạnh vấn đề tổ chức các hạt vật chất lại với nhau và trở thành một chủ đề phong phú riêng biệt - nó chịu trách nhiệm về tất cả các nguyên nhân gây ra những cơn đau đầu cho các nhà vật lí hạt về cả lý thuyết lẫn thực nghiệm. Ở mặt thử nghiệm nó có nghĩa là quark và gluon cá thể xuất hiện như những dòng phun hadronic phức tạp trong máy va chạm. Về mặt lý thuyết vấn đề liên kết cặp mạnh (và ý tưởng liên quan sự giam sắc) có nghĩa là kỹ thuật 'gây nhiễu' thông thường để tính toán thực sự về tỷ lệ cho một quá trình, nhanh chóng trở nên lộn xộn và rất khó sửa chữa. May mắn thay, hiện nay đã có những kỹ thuật thông minh về cả hai mặt này mà chúng ta có thể sử dụng để tạo ra nhiều quá trình và thu được nhiều thông tin hữu ích.

7. Mảnh ghép còn thiếu: boson Higgs

Tất cả mọi thứ chúng ta đã xem xét cho đến nay là những kết luận được biết, đây là những phần của lý thuyết đã được thử nghiệm và kiểm tra lại đồng thời cung cấp các thỏa thuận rất tốt với tất cả các thí nghiệm được biết đến. Có một vài tham số chưa biết như khối lượng chính xác của các neutrino, nhưng đây cơ bản là những chỉ số phải được đo và sẽ gắn vào các lý thuyết hiện có.

Có một mảnh ghép còn thiếu trong bức tranh QCD mà chúng ta biết nó phải hoặc hiển thị, hoặc một cái gì đó như nó phải hiển thị: đó là boson Higgs. Chúng ta sẽ dành toàn bộ một bài để nói về hạt Higgs sau, vì vậy bây giờ đủ để nói rằng hạt Higgs là một phần không thể thiếu của Mô hình Chuẩn. Trong thực tế, nó có liên quan mật thiết đến lĩnh vực yếu. Tầm quan trọng của hạt Higgs boson là một điều gì đó gọi là sự phá vỡ tính đối xứng điện yếu. Đây là quá trình giải thích tại sao các hạt có khối lượng như chúng đang có và tại sao các boson W, Z, và photon lại quá đan xen với nhau như vậy. Quan trọng hơn, toàn bộ cấu trúc của Mô hình Chuẩn sẽ bị phá vỡ trừ khi một cái gì đó như boson Higgs phải tồn tại để tạo ra sự phá vỡ tính đối xứng điện yếu: các máy móc toán học đằng sau những sơ đồ kết thúc bằng cách cho kết quả vô nghĩa như xác suất được lớn hơn 100%. Một cách ngẫu nhiên, những hành vi vô nghĩa thảm hại này lại bắt đầu ở khoảng quy mô TeV - chính xác hơn đây là lý do tại sao điều này chính là mức quy mô năng lượng mà LHC đang thăm dò, và chính xác lý do tại sao chúng ta rất hy vọng vào nó để tìm ra một cái gì đó.

Bai-10-Nhung-hieu-biet-duoc-biet-den-ve-Mo-hinh-Chuan-14.jpg

Một cách ưa thích của việc mô tả Mô hình chuẩn là có bốn boson Higgs, nhưng ba trong số đó bị "ăn" bởi boson W và Z khi chúng trở nên lớn. (Điều này được gọi là cơ chế Goldstone, nhưng bạn có thể nghĩ về nó như câu chuyện cổ tích Grimm trong vật lý hạt vậy) Điều này đã dẫn dắt các nhà vật lý có những ý nghĩ kỳ quặc khi họ phát biểu những câu đại loại như, "Các boson Higgs ư? Chúng ta đã tìm thấy ba hạt trong số chúng rồi!"

Bai-10-Nhung-hieu-biet-duoc-biet-den-ve-Mo-hinh-Chuan-15.jpg

8. Học thuyết và học thuyết hiệu quả

Bằng cách xác định các hạt trên và phát biểu cách thức Higgs gây ra sự phá vỡ tính đối xứng điện yếu, ta đã xác định được mọi điều về lý thuyết cho đến khi một số trường hợp đặc biệt có thể đo được. Đây không phải là thực sự có nhiều thông tin; cấu trúc của cơ học lượng tử và thuyết tương đối đặc biệt sửa chữa mọi thứ khác: làm thế nào để viết ra những dự đoán cho các loại khác nhau của các quá trình tương tác giữa các hạt.

Nhưng bây giờ một cái gì đó có vẻ lạ: chúng ta có thể kiểm tra và kiểm tra chéo Mô hình Chuẩn theo nhiều cách khác nhau. Tuy nhiên, hiện thời có thể nói với các bạn rằng có một mảnh ghép cuối cùng này bị mất tích - boson Higgs - mà thực sự, thực sự quan trọng... nhưng chúng ta vẫn chưa tìm thấy nó. Nếu đó là sự thật, làm thế nào chúng ta có thể chắc chắn như vậy về các xét nghiệm của chúng ta về Mô hình Chuẩn? Làm thế nào chúng có thể là "kết luận được biết" khi chúng ta đang thiếu một phần quan trọng nhất của lý thuyết?

Tổng quát hơn, thật có vẻ hài hước khi nói rằng chúng ta "biết" bất cứ điều gì với sự chắc chắn bất kỳ trong khoa học! Sau tất cả, một phần của sự phấn khích của LHC là niềm hy vọng rằng các dữ liệu sẽ mâu thuẫn với Mô hình Chuẩn và buộc chúng ta phải tìm kiếm một mô tả cơ bản hơn về tự nhiên. Cơ sở của phương pháp khoa học cho biết một lý thuyết chỉ tốt khi các thí nghiệm trước đó kiểm tra nó là đúng, và có nhiều lý do để tin rằng Mô hình Chuẩn bị phá vỡ tại một số quy mô. Nếu đây là trường hợp như vậy, thì làm thế nào chúng ta có thể thực sự "biết được" bất cứ điều gì trong mô hình Mô hình Chuẩn sẽ sớm bị lật đổ?

Điểm mấu chốt ở đây: mô hình chuẩn là một cái gì đó được gọi là lý thuyết hiệu quả. Nó thu tóm gần như tất cả mọi thứ chúng ta cần phải biết về vật lý bên dưới quy mô 200 GeV, nhưng không nhất thiết phải thực hiện bất kỳ lời hứa về những gì ở trên quy mô đó. Trong thực tế, căn bệnh mà Mô hình Chuẩn phải chịu đựng khi chúng ta loại bỏ các boson Higgs (hoặc một cái gì đó giống như nó) chỉ là cách thức của lý thuyết kể lại cho chúng ta rằng, "Này nhé, tôi không còn giá trị ở đây nữa rồi!".

Đây không phải là điều gì lạ như người ta có thể nghĩ. Hãy xét trường điện từ cổ điển của một hạt điểm: đó là một điều kỳ lạ nổi tiếng đối với bất kỳ một học sinh phổ thông nào về sự kiện thế năng ở các vị trí chính xác của nguồn điểm là vô hạn. Điều đó có nghĩa rằng một electron có năng lượng vô hạn chăng? Không phải vậy! Trong thực tế, dự đoán dường như vô nghĩa này là điện từ cổ điển nói cho chúng ta biết có một cái gì đó mới cần phải sửa chữa nó. Một cái gì đó mới chính là cơ học lượng tử và sự tồn tại của các phản hạt, như chúng ta đã thảo luận trong các bài trước.

Điều này không có nghĩa là lý thuyết hiệu quả là không tốt, nó chỉ có nghĩa là nó đã phá vỡ trên một số miền giá trị. Mặc cho sự tồn tại của cơ học lượng tử, những bài học phổ thông chúng ta có từ vật lý học vẫn còn đủ để chúng ta hướng vào thăm dò vũ trụ trong công cuộc khám phá hệ mặt trời.

Bai-10-Nhung-hieu-biet-duoc-biet-den-ve-Mo-hinh-Chuan-16.jpg

Chúng ta chỉ không nên mong đợi tin tưởng vào cơ học Newton khi mô tả các hạt hạ nguyên tử. Thực sự là có một cảm giác khá chính xác trong đó khi cho rằng một lý thuyết trường lượng tử là "hiệu quả", nhưng đó chỉ là một vấn đề kỹ thuật mà không phải xáo trộn những trực giác vật lý được trình bày ở đây.

Dành cho các nhà vật lý: lý thuyết của Mô hình Chuẩn mà không cần hạt Higgs là một loại mô hình sigma phi tuyến tính (NL M – Non-Linear Sigma Model). Mô hình này mô tả chính xác một lý thuyết về boson vector lớn nhưng bị ảnh hưởng bởi một sự cố của tính thống nhất. Hạt Higgs là hiện tượng hoàn thành tuyến tính của (NL M) làm gia tăng ngưỡng của lý thuyết. Trong thực tế, điều này làm cho lý thuyết rõ ràng là đơn nhất, nhưng lại không giải quyết được vấn đề hệ thống phân cấp. Nếu có thì giờ các bạn nên xem qua các cuộc thảo luận sư phạm tuyệt vời, với bài giảng của Nima Arkani-Hamed tại http://video.ias.edu/pitp-2010

9. Lời kết

Các hạt và tương tác chúng ta đã mô tả ở đây (trừ hạt Higgs) là các đối tượng và các quá trình mà chúng ta đã thực sự sản xuất ra và quan sát thấy trong phòng thí nghiệm. Có một lý thuyết mô tả tất cả điều này một cách tốt đẹp và tinh gọn, và lý thuyết này đòi hỏi một cái gì đó như boson Higgs tồn tại để có ý nghĩa ở mức năng lượng cao.

Điều đó không có nghĩa là không có nhiều câu hỏi mở. Chúng ta cho rằng, hạt Higgs có liên quan đến một cái gì đó gọi là "sự phá vỡ tính đối xứng điện yếu", nhưng vẫn còn chưa biết lý do tại sao điều này xảy ra. Hơn nữa, chúng ta có lý do để mong đợi hạt Higgs xuất hiện trong cấp độ 115 - 200 GeV, nhưng về mặt lý thuyết nó có một giá trị "tự nhiên" ở khối lượng Planck (1019 GeV). Tại sao hạt Higgs lại trở nên quá nhẹ hơn nhiều so với giá trị "tự nhiên" của mình? Hạt gì giải thích được vật chất tối? Tại sao lại có nhiều vật chất hơn phản vật chất trong vũ trụ?

Trong khi hạt Higgs có thể là mảnh ghép cuối cùng của Mô hình Chuẩn, việc phát hiện hạt Higgs (hoặc một cái gì đó giống như nó!) mới chỉ là khởi đầu của một câu chuyện thậm chí lâu hơn và thú vị hơn. Đây là trung tâm của lĩnh vực nghiên cứu chuyên ngành, có liên quan đến ý tưởng nghe có vẻ thực sự gọn gàng như siêu đối xứng (supersymmetry) và đa chiều.

Cám ơn các bạn đã đọc bài viết này. Hẹn gặp lại.

Tham khảo

1. http://www.quantumdiaries.org/2010/12/08/known-knowns-of-the-standard-model/

2. http://vi.wikipedia.org/wiki/Boson_Higgs

3. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html

4. http://en.wikipedia.org/wiki/Higgs_boson

5. http://www.physics.org/toplistdetail.asp?id=28

6. http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/jul/04/cern-discovers-higgs-like-boson

7. http://press.web.cern.ch/press-releases/2012/06/cern-give-update-higgs-search-curtain-raiser-ichep-conference

8. http://press.web.cern.ch/press-releases/2012/07/cern-experiments-observe-particle-consistent-long-sought-higgs-boson

Chú thích

  1. Một cảnh báo nhỏ: có một "ẩn luận được biết" thực sự được giả định là một phần của Mô hình Chuẩn, đó là boson Higgs.
  2. Nguồn: http://news.zing.vn/Nobel-Vat-ly-2013-ton-vinh-hai-nguoi-du-doan-hat-cua-Chua-post358781.html

Bản quyền

Trần Hồng Cơ

Tham khảo - Trích lược.

Ngày 18/08/2013.

Cc-by-nc-nd.png

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States License.

Mục lục

  1. Bài 1. Sơ đồ Feynman
  2. Bài 2. Nhiều sơ đồ Feynman hơn nữa
  3. Bài 3. QED + μ giới thiệu về muon
  4. Bài 4. Boson Z và sự cộng hưởng
  5. Bài 5. Các chàng ngự lâm Neutrinos
  6. Bài 6. Tí hon boson W - làm rối tung mọi thứ
  7. Bài 7. Các chú lính quarks - Một cuộc gặp gỡ thú vị
  8. Bài 8. Thế giới của keo
  9. Bài 9. QCD và sự giam hãm
  10. Bài 10. Những hiểu biết được biết đến về Mô hình Chuẩn

Liên kết đến đây

Xem thêm liên kết đến trang này.