Các hạt cơ bản và các lực trong tự nhiên

Aristotle tin rằng toàn bộ vật chất trong vũ trụ được tạo thành từ bốn yếu tố cơ bản: đất, không khí, nước và lửa. Các yếu tố này được tác động bởi hai lực: lực hấp dẫn có xu hướng làm chìm xuống đối với đất và nước và lực nâng có xu hướng làm nâng lên đối với không khí và lửa.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Các hạt cơ bản và các lực trong tự nhiên LƯỢC SỬ THỜI GIAN - Các hạt cơ bản và các lực trong tự nhiên Aristotle tin rằng toàn bộ vật chất trong vũ trụ được tạo thành từ bốnyếu tố cơ bản: đất, không khí, nước và lửa. Các yếu tố này được tác động bởihai lực: lực hấp dẫn có xu hướng làm chìm xuống đối với đất và nước và lựcnâng có xu hướng làm nâng lên đối với không khí và lửa. Sự phân chia nộidung của vũ trụ thành vật chất và các lực như thế vẫn còn được dùng cho đếnngày nay. Aristotle cũng tin rằng vật chất là liên tục, tức là người ta có thể phân chiamột mẩu vật chất ngày càng nhỏ mà không có một giới hạn nào: người ta khôngbao giờ đi tới một hạt vật chất mà không thể phân chia được nữa. Tuy nhiên mộtsố ít người Hy Lạp, chẳng hạn như Democritus, lại cho rằng vật chất vốn có dạnghạt và vạn vật được tạo thành từ một số lớn các loại nguyên tử (atom) khác nhau(atom theo tiếng Hy Lạp có nghĩa là “không thể phân chia được nữa”). Cuộc tranhcãi kéo dài hàng thế kỷ mà không bên nào có một bằng chứng thực tế nào. Mãi tớinăm 1830, John Dalton - nhà vật lý và hóa học người Anh - đã chỉ ra rằng việc cáchợp chất hóa học luôn luôn được hóa hợp theo những tỷ lệ nhất định có thể đượcgiải thích là do các nguyên tử đã cụm lại với nhau tạo nên những đơn nguyên gọi làphân tử. Tuy nhiên, cho tới tận những năm đầu thế kỷ này, cuộc tranh luận giữahai trường phái tư tưởng mới ngã ngũ với phần thắng thuộc về những người theonguyên tử luận. Einstein là người đã đưa ra được một bằng chứng vật lý quantrọng. Trong một bài báo viết năm 1905, chỉ ít tuần trước bài báo nổi tiếng vềthuyết tương đối hẹp, Einstein đã chỉ ra rằng cái được gọi là chuyển động Brown -tức là chuyển động không đều đặn, ngẫu nhiên của các hạt bụi lơ lửng trong mộtchất lỏng - có thể được giải thích như là kết quả của sự va chạm của các nguyên tửchất lỏng với các hạt bụi.Vào thời gian đó cũng đã có những nghi ngờ đối với giả thuyết cho rằng các nguyêntử là không thể phân chia được. Vài năm trước đó, một nghiên cứu sinh của trườngTrinity College, Cambridge, là J.J. Thomson đã chứng minh được sự tồn tại của mộthạt vật chất mà ông gọi là electron. Đó là một hạt có khối lượng nhỏ hơn khốilượng của nguyên tử nhẹ nhất khoảng một ngàn lần. Ông đã dùng một dụng cụ khágiống với chiếc đèn hình của một máy thu hình hiện đại: một sợi kim loại nóng đỏphát ra các hạt electron và bởi vì các hạt này mang điện âm nên có thể dùng mộtđiện trường để gia tốc của chúng hướng tới một màn phủ photpho. Khi các hạt nàyđập vào màn, chúng sẽ gây ra những chớp sáng. Chẳng bao lâu sau, người ta thấyrằng các hạt electron đó bắn ra từ chính bên trong các nguyên tử và vào năm 1911,nhà vật lý người Anh Ernest Rutherford cuối cùng đã chứng tỏ được rằng cácnguyên tử vật chất có cấu trúc bên trong: chúng tạo bởi một hạt nhân cực kỳ nhỏmang điện dương và các electron quay quanh hạt nhân đó. Ông rút ra điều này từviệc phân tích sự lệch hướng của các hạt alpha - hạt mang điện dương do cácnguyên tử phóng xạ phát ra - khi va chạm với các nguyên tửThoạt đầu người ta nghĩ rằng hạt nhân nguyên tử được tạo bởi electron và một sốhạt mang điện dương gọi là proton (theo tiếng Hy Lạp proton có nghĩa là “đầu tiên”,vì người ta nghĩ rằng nó là đơn nguyên cơ bản tạo nên vật chất). Tuy nhiên, vàonăm 1932 một đồng nghiệp của Rutherford ở Cambridge là James Chadwick đãphát hiện ra rằng hạt nhân còn chứa một hạt khác gọi là neutron. Đó là hạt có khốilượng gần như proton nhưng không mang điện. Chadwick đã được trao giảithưởng Nobel vì phát minh này và được bầu làm hiệu trưởng của trường Gonvillevà Caius College, Cambridge (trường mà hiện tôi là thành viên của ban giám hiệu).Sau này ông đã phải từ chức hiệu trưởng vì bất đồng với các thành viên trong bangiám hiệu. Sự bất đồng trong trường còn gay gắt hơn khi nhóm các thành viên lãnhđạo trẻ trở về sau chiến tranh đã bỏ phiếu loại các thành viên già ra khỏi các chứcvụ của nhà trường mà họ đã giữ quá lâu. Chuyện này xảy ra trước thời của tôi. Không thể du hành ngược thời gian Sự thôi thúc của cảm giác được yêu lần đầu hoặc để sửa sai quá khứ làmột trong số các lý do khiến chúng ta ước mơ đi ngược thời gian. Song, cácnhà khoa học tuyên bố đó là chuyện không tưởng. Đã có cả chục viễn cảnh du hành về quá khứ được các nhà lý thuyết đưa ra,song hầu hết trong số chúng, nếu xem xét kỹ, mới chỉ lướt qua rìa của ngành vật lýmà chúng ta có thể hiểu được. Phần lớn các nhà khoa học cho rằng đa số viễn cảnhđó có thể bị loại trừ, Brian Greene, tác giả cuốn sách bestseller “The ElegantUniverse”, chuyên gia về Lý thuyết dây, một nhà vật lý tại Đại học Columbia, chobiết.Chiều thứ tư- Hành trình đi tìm máy thời gian- Có thể du hành về quá khứ và tương lai?Trong vật lý, thời gian được mô tả như một chiều, giống như độ dài, rộng và độ cao.Khi bạn đi từ nhà mình tới cửa hàng tạp h ...