Hạt sơ cấp: quark, hadron và các định luật bảo toàn

Proton, neutron và các hadron khác được tạo nên từ quark. Baryon gồm ba quark, meson gồm một quark và một phản quark; quark mang điện tích +2/3 e hoặc −1/3 e, số baryon 1/3, quark lạ có số lạ −1, và chỉ tổ hợp trung hoà màu mới tồn tại như hạt tự do. Trong mọi phản ứng, điện tích, số baryon và từng số lepton được bảo toàn; số lạ được bảo toàn trong tương tác mạnh và điện từ nhưng có thể đổi 1 trong phân rã yếu. Ở màn Dựng hadron, học sinh bấm nút quark để đặt tối đa ba quark hoặc phản quark vào túi, xem bảng cộng Q, B, S, C và tên hadron tạo thành (proton, neutron, lambda, kaon, pion, meson D…), với màu tích đổi qua gluon. Màn Định luật bảo toàn có sẵn các phân rã beta, phân rã của muon, pion, kaon, lambda, phản ứng sinh hạt lạ, phân rã proton giả thuyết, hoặc cho học sinh tự lập phản ứng; bảng tính tổng từng đại lượng hai vế, năng lượng nghỉ và cho biết tương tác nào gây ra. Màn Mô hình Chuẩn có bảng ba thế hệ quark, lepton, boson chuẩn và boson Higgs; màn Sự kiện va chạm dựng vết hạt từ boson Z, W, Higgs trong máy dò và vẽ phân bố khối lượng đo được; màn Bốn tương tác so sánh cường độ, tầm tác dụng và lực điện với lực hấp dẫn giữa hai proton. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao không thể có một hạt tự do gồm đúng hai quark? – Định luật bảo toàn nào ngăn proton tự do phân rã thành positron và pion trung hoà? – Vì sao baryon Ω⁻ chỉ phân rã qua tương tác yếu?