Tính ra khối lượng của những hạt quark phổ biến nhất

Các quark, những hạt sơ cấp cấu tạo nên proton và neutron, vốn khét tiếng là khó nắm bắt. Tuy nhiên, nay một nhóm nghiên cứu do giáo sư vật lí trường Cornell G. Peter Lepage đồng sáng lập đã tính ra khối lượng, với biên sai số tương đối mỏng, của ba quark nhẹ nhất và, do đó, hay lảng tránh nhất: quark lên (up), quark xuống (down) và quark lạ (strange).

Các quark tồn tại trong một món súp gồm những quark, phản quark khác và các gluon bên trong một proton hoặc neutron. Việc xác định khối lượng của chúng khó thực hiện do lực mạnh liên kết chúng lại với nhau. (Ảnh: Christine Davies/Đại học Glasgow)

Công trình của các nhà nghiên cứu công bố trên tờ Physical Review Letters (Vol. 104:13).

Các kết quả trên giảm độ bất định của khối lượng quark đi 10 đến 20 lần đến mức vài phần trăm. Các nhà khoa học đã biết khối lượng của hạt proton hầu như một thế kỉ nay rồi, nhưng việc tính ra khối lượng của từng quark bên trong thì vẫn là một thách thức lớn. Các quark được giữ chặt với nhau bằng cái gọi là lực mạnh – mạnh đến mức không thể nào phân tách và nghiên cứu chúng được. Chúng tồn tại trong một món súp gồm những quark, phản quark khác và các gluon, một loại hạt khác nữa.

Để xác định các khối lượng quark, Lepage giải thích, cần phải hiểu đầy đủ về lực mạnh. Họ xử lí vấn đề đó với những siêu máy tính lớn cho phép họ mô phỏng hành trạng của các quark và gluon bên trong các hạt thí dụ như proton.

Các quark có một ngưỡng khối lượng rộng đến kinh ngạc. Nhẹ nhất là quark lên, nó nhẹ hơn proton đến 470 lần. Nặng nhất là quark đỉnh (top), nặng hơn proton 180 lần – gần như nặng bằng một nguyên tử chì.

“Tại sao tỉ số giữa các khối lượng này lại lớn như vậy? Đây là một trong những bí ẩn lớn trong ngành vật lí lí thuyết lúc này”, Lepage nói. “Thật vậy, rốt cuộc không rõ vì sao các quark lại có khối lượng”. Ông cho biết thêm rằng Máy Va chạm Hadron Lớn mới triển khai gần đây ở Geneva được xây dựng để trả lời câu hỏi này.

Theo các kết quả của họ, quark lên nặng xấp xỉ 2 mega electron volt (MeV), quark xuống nặng xấp xỉ 4,8 MeV, và quark lạ nặng chừng 92 MeV.

Theo PhysOrg.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email

Thêm ý kiến của bạn