Hệ Mặt Trời

** HỆ MẶT TRỜI**

*Hệ Mặt Trời (cũng được gọi là Thái Dương Hệ) là một hệ hành tinh có Mặt Trời ở trung tâm và các thiên thể nằm trong phạm vi lực hấp dẫn của Mặt Trời, gồm 8 hành tinh chính quay xung quanh, 7 trong số các hành tinh này có vệ tinh riêng của chúng, cùng một lượng lớn các vật thể khác gồm các hành tinh lùn (như Diêm Vương Tinh), tiểu hành tinh, sao chổi, bụi và plasma.

*Việc tìm kiếm quá khứ của hệ Mặt Trời đã xuất hiện và trở thành một vấn đề hấp dẫn từ những thế kỉ 18,19 với nhiều cuộc tranh cãi.

*Các lí thuyết cổ điển:

-Trước hết là thuyết tinh vân do Immanuel Kant* sáng lập và được hoàn thiện bởi Laplace* vào cuối thế kỉ 18. Thuyết này cho rằng hệ Mặt Trời ban đầu chỉ là một đám tinh vân (nebula) bao gồm khí và bụi.

-Lí thuyết va chạm do Chamberlin* và Moulton* đề ra vào những năm đầu tiên của thế kỉ 20 cho rằng đã có một ngôi sao đi qua và có thể đã va chạm với Mặt Trời. Sự va chạm này gây ra những đợt triều (như thuỷ triều trên Trái Đất) lớn trên bề mặt của Mặt Trời.

-Năm 1918, James Jeans* và Harold Jeffreys* đề xuất lí thuyết triều, là một biến thể khác của lí thuyết va chạm nói trên. Giả thuyết này nói rằng trên bề mặt Mặt Trời đã xuất hiện một đợt triều lớn do một ngôi sao đi qua gần nó. Sức hút hấp dẫn của ngôi sao này cuốn khí và bụi từ Mặt Trời sơ khai thành các dòng chảy với khối lượng và kích thước khác nhau trên các quĩ đạo elip. Các dòng vật chất này, sau khi cô dặc lại, tạo thành hình dáng là các hành tinh như ngày nay.

*Các lí thuyết hiện đại:

-Lí thuyết hiện đại quay lại với giả thuyết tinh vân của Laplace để giải thích cho sự phân bố xung lượng từ Mặt Trời đến các hành tinh.. Tinh vân đó được xem như một hạt nhân đậm đặc bao quanh bởi một lớp khí và bụi mỏng. Lí thuyết này giống với lí thuyết do Gerard Kuiper* đưa ra, trong đó tinh vân xuất hiện sự quay không ổn định. Dưới tác dụng của các lực li tâm cùng với chuyển động nhiễu loạn của các đợt triều trên bề mặt, nó tách ra các đám bụi tiền hành tinh (protoplanet) chuyển động quanh tâm chung, các đám bụi tiền hành tinh này co đặc lại thành các hành tinh. Hiển nhiên giả thuyết này của Kuiper không giải thích được sự khác biệt đặc trưng về lí-hoá của các hành tinh.

-Lí thuyết hiện đại do một nhà khoa học khác là H.C. Urey* đưa ra. Giả thuyết này cho biết các hành tinh được hình thành ở nhiệt độ thấp khoảng 1200 đến 2200 độ C (chứ không phải ở nhiệt độ cao cùng với Mặt Trời như các giả thuyết nêu trên). Urey đề xuất rằng nhiệt độ này là vừa đủ. Nó đủ lớn để duy trì hoạt động của các chất khí như hydro hay heli, nhưng cũng đủ nhỏ để không làm nóng chảy các kim loại như sắt, silic. Dưới tác dụng của hấp dẫn, các đám bụi trên các quĩ đạo tập hợp lại với nhau, trở thành các tiền hành tinh. Lúc này nhiệt độ bắt đầu tăng cao, các kim loại nặng có xu hướng chìm sâu vào tâm khối vật chất và trở thành nhân nóng chảy của hành tinh, lớp ngoài gồm các nguyên tố nhẹ hơn nguội dần tạo thành lớp vỏ.

-Năm 1995, lần đầu tiên con người nghiên cứu về một hệ hành tinh ngoài hệ Mặt Trời của chúng ta , hệ 51 Pegasi*. Việc nghiên cứu những hệ hành tinh như thế đã cho thấy nhiều điểm tương đồng với những gì do lí thuyết hiện đại đề ra.

*Sự hình thành hệ mặt trời.

+Một tỷ năm sau vụ nổ Big Bang, Vũ trụ dãn nở làm nhiệt độ giảm đến 100K. Lúc này các nhân H, He kết hợp với điện tử tạo ra phân tử khí H2, He. Các khí này quây tụ thành từng đám trong thiên hà. Từ mỗi đám bụi này, do tác dụng của lực hấp dẫn, sẽ dần dần hình thành một hệ mặt trời.

+Dưới tác dụng của lực hấp dẫn, đám mây bắt đầu co lại, dẹt đi, và tâm của nó trở nên đặc và nóng dần, đến mức có thể khởi phát các phản ứng hạt nhân và trở thành mặt trời. Khí và bụi ít đặc hơn phía ngoài sẽ quay quanh mặt trời, kết thành các vành đai, ngưng tụ thành các hành tinh và tiểu hành tinh. Phần khí loãng quanh hành tinh cũng ngưng kết theo cách tương tự để tạo ra các vệ tinh quay quanh hành tinh.

+Hệ mặt trời gồm có mặt trời và 9 hành tinh quay quanh nó, theo các quỹ đạo ellip gần tròn. Vòng trong có 4 hành tinh dạng rắn là sao Thủy, sao Kim, quả Đất, sao Hỏa, vòng ngoài có 5 hành tinh dạng khí là sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên Vương, sao Hải Vương, sao Diêm Vương.
Giữa sao Hỏa và sao Mộc có một vành đai gồm các tiểu hành tinh với đường kính từ vài chục mét tới vài trăm kilômét.
Các hành tinh đều có từ 1 đến 22 vệ tinh, trừ sao Thủy và sao Kim. Ngoài ra còn có một số sao chổi, gồm một nhân rắn chứa bụi và nước đá với một đuôi hơi nước kéo dài hàng triệu kilômét quay quanh mặt trời theo quỹ đạo ellip rất dẹt.

*Hạt quark*

-khái niêm về hạt quark:
Hạt quark là hạt cơ bản tạo nên 99,9% vật chất bình thường, tuy nhiên không thể nghiên cứu một hạt quark đơn lẻ trong phòng thí nghiệm. Vì vậy, một số tính chất cơ bản của hạt quark không được biết đến, như khối lượng chính xác của chúng hoặc tại sao chúng tồn tại ở 6 dạng khác nhau. Các hạt quark liên kết với nhau bằng Lực Mạnh, lực này yếu đi khi các hạt quark gần nhau và lớn lên khi ta tìm cách tách xa chúng ra, dẫn đến việc không thể tách rời một hạt quark ra. Thay vì đó, Lý thuyết mô tả Lực Mạnh, gọi là Sắc Động lực Lượng tử .

-Các loại hạt quark:

• 
  
  quark của phản pion (π+):
  
  

• 
  
  quark của neutron :
  
  

• 
  
  quark của proton :
  

• quark của proton:

Thành phần cơ bản của vật chất

Thành phần cơ bản của vật chất:
Trong vật lý học, các thực thể vật chất có thể ở dạng trường (cấu tạo bởi các hạt trường, thường không có khối lượng nghỉ, nhưng vẫn có khối lượng toàn phần), hoặc dạng chất (cấu tạo bởi các hạt chất, thường có khối lượng nghỉ) và chúng đều chiếm không gian. Với định nghĩa trên, các thực thể vật chất được hiểu khá rộng rãi, như một vật vĩ mô mà cũng có thể như bức xạ hoặc những hạt cơ bản cụ thể và ngay cả sự tác động qua lại của chúng. Đôi khi người ta nói đến thuật ngữ phản vật chất trong vật lý. Đó thực ra vẫn là những dạng thức vật chất theo định nghĩa trên, nhưng là một dạng vật chất đặc biệt ít gặp trong tự nhiên.
Mọi thực thể vật chất đều tương tác lẫn nhau và những tương tác này cũng lại thông qua những dạng vật chất (cụ thể là những hạt tương tác trong các trường lực, ví dụ hạt photon trong trường điện từ).
Các nhà vật lý tìm ra các hạt cơ bản và xung quanh việc tranh cải về sự hình thành vật chất:
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. Sự phân chia nội dung của vũ trụ thành vật chất và các lực như thế vẫn còn được dùng cho đến ngày nay.
Aristotle cũng tin rằng vật chất là liên tục, tức là người ta có thể phân chia một mẩu vật chất ngày càng nhỏ mà không có một giới hạn nào: người ta không bao giờ đi tới một hạt vật chất mà không thể phân chia được nữa. Tuy nhiên một số ít người Hy Lạp, chẳng hạn như Democritus, lại cho rằng vật chất vốn có dạng hạt 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 tranh cãi kéo dài hàng thế kỷ mà không bên nào có một bằng chứng thực tế nào. Mãi tới năm 1830, John Dalton - nhà vật lý và hóa học người Anh - đã chỉ ra rằng việc các hợp chất hóa học luôn luôn được hóa hợp theo những tỷ lệ nhất định có thể được giải thích là do các nguyên tử đã cụm lại với nhau tạo nên những đơn nguyên gọi là phân tử. Tuy nhiên, cho tới tận những năm đầu thế kỷ này, cuộc tranh luận giữa hai trường phái tư tưởng mới ngã ngũ với phần thắng thuộc về những người theo nguyên tử luận. Einstein là người đã đưa ra được một bằng chứng vật lý quan trọng. Trong một bài báo viết năm 1905, chỉ ít tuần trước bài báo nổi tiếng về thuyết 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 một chất lỏng - có thể được giải thích như là kết quả của sự va chạm của các nguyên tử chất lỏng với các hạt bụi.
Vào thời gian đó cũng đã có những nghi ngờ đối với giả thuyết cho rằng các nguyên tử là không thể phân chia được. Vài năm trước đó, một nghiên cứu sinh của trường Trinity College, Cambridge, là J.J. Thomson đã chứng minh được sự tồn tại của một hạt vật chất mà ông gọi là electron. Đó là một hạt có khối lượng nhỏ hơn khối lượng của nguyên tử nhẹ nhất khoảng một ngàn lần. Ông đã dùng một dụng cụ khá giống với chiếc đèn hình của một máy thu hình hiện đại: một sợi kim loại nóng đỏ phát ra các hạt electron và bởi vì các hạt này mang điện âm nên có thể dùng một điện trường để gia tốc của chúng hướng tới một màn phủ photpho. Khi các hạt này đập vào màn, chúng sẽ gây ra những chớp sáng. Chẳng bao lâu sau, người ta thấy rằng 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 các nguyên tử vật chất có cấu trúc bên trong: chúng tạo bởi một hạt nhân cực kỳ nhỏ mang điện dương và các electron quay quanh hạt nhân đó. Ông rút ra điều này từ việc phân tích sự lệch hướng của các hạt alpha - hạt mang điện dương do các nguyên tử phóng xạ phát ra - khi va chạm với các nguyên tử
Thoạt đầu người ta nghĩ rằng hạt nhân nguyên tử được tạo bởi electron và một số hạt 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, vào năm 1932 một đồng nghiệp của Rutherford ở Cambridge là James Chadwick đã phát hiện ra rằng hạt nhân còn chứa một hạt khác gọi là neutron. Đó là hạt có khối lượng gần như proton nhưng không mang điện. Chadwick đã được trao giải thưởng Nobel vì phát minh này và được bầu làm hiệu trưởng của trường Gonville và 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 ban giám hiệu. Sự bất đồng trong trường còn gay gắt hơn khi nhóm các thành viên lãnh đạo trẻ trở về sau chiến tranh đã bỏ phiếu loại các thành viên già ra khỏi các chức vụ của nhà trường mà họ đã giữ quá lâu. Chuyện này xảy ra trước thời của tôi.

Hạt sơ cấp:

Hạt sơ cấp:

Hạt sơ cấp (còn được gọi là hạt cơ bản) là những thực thể vi mô tồn tại như một hạt nguyên vẹn, đồng nhất, không thể tách thành các phần nhỏ hơn; ví dụ như các hạt photon, electron, positron, neutrino ...

Các hạt sơ cấp được phân thành 4 loại:

a)photon: lượng tư ánh sáng, khối lượng nghĩ bằng không.

b) Leptôn: các hạt nhẹ gồm nơtrinô,electrectron và mezôn cùng các đối hạt của chúng. Gần đây người ta phát hiện ra 2 loại nơtrinô , một loại luôn đi với electron va một loại luôn đi với mezôn.

c)Mezôn: hạt trung bình có khối lượng trong khoảng 200-900 lần khối lượng e. Có 2 loại mezôn là mezon pi va mezon K.

d)Bariôn: các hạt nặng có khối lượng bằng hay lớn hơn khối lượng photon. Có hai loại Bariôn là: nuclôn(p,n) và Hypêrôn.

-Photon:

Photon, còn gọi là quang tử, là một hạt sơ cấp. Hạt sơ cấp gồm 2 loại cơ bản là hạt chất và hạt trường. Photon là một trong những loại hạt trường. Nó là hạt của trường điện từ.
Photon có spin nguyên, nghĩa là tuân theo thống kê Bose-Einstein, có thể nằm cùng một trạng thái lượng tử (không tuân thủ nguyên lý Pauli). Photon thuộc nhóm hạt Boson, phân nhóm Gauge boson.
Theo thuyết lượng tử, mọi hạt đều có lưỡng tính sóng hạt, photon cũng vậy. Sự lan truyền dao động của trường điện từ, sóng điện từ, cũng tương đương với sự di chuyển của các hạt photon. Do ánh sáng là một sóng điện từ nên photon có tên gọi thứ hai là quang tử. Tia sáng mạnh gồm nhiều photon, nhưng tia sáng rất yếu có thể chỉ gồm vài photon đơn lẻ, có thể đếm được bằng các máy thu có độ nhạy cao, như trong quan sát thiên văn học.
Photon không có khối lượng nghỉ nhưng có động lượng. Theo lý thuyết tương đối, điều này tương đương với việc photon luôn phải chuyển động với tốc độ ánh sáng trong chân không, trong mọi hệ quy chiếu. Năng lượng của một hạt photon có bước sóng λ là hc/λ, với h là hằng số Planck và c là tốc độ ánh sáng trong chân không.

-Electron:

Điện tử (còn gọi là êlectron, được biểu diễn như là e−) là một hạt hạ nguyên tử, hay hạt sơ cấp. Trong nguyên tử êlectron quay xung quanh hạt nhân (bao gồm các proton và neutron) trên quỹ đạo êlectron. Từ êlectron bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp ηλεκτρον (phát âm là "electrum") có nghĩa là hợp kim của bạc và vàng.
Các êlectron có điện tích và khi chúng chuyển động sẽ sinh ra dòng điện. Vì các êlectron trong nguyên tử xác định phương thức mà nó tương tác với các nguyên tử khác nên chúng đóng vai trò quan trọng trong hóa học.

-Phản hạt:

Phản hạt của một hạt sơ cấp là hạt có cùng khối lượng như hạt đã cho, song có một hoặc một số tính chất vật lý khác cùng độ lớn nhưng có chiều ngược lại.
Ví dụ, với điện tử và phản hạt của nó positron thì có điện tích trái dấu, nơtron và phản nơtron là mômen từ.
Hầu hết các hạt cơ bản đều có phản hạt, riêng photon thì không - phản của photon cũng chính là photon.