Các lực trongtự nhiên Một trong những đặc trưng cơ bản trong vật lí học là sự tồn tại của cáclực giữ vật chấtlại với nhau.Thídụ, có các lực giữ tế bào lại với nhauhình thành nên cơ thể con người, và có lực hấp dẫn giữ chúng ta trên mặt đất vàmặt trăng trên quỹ đạo xungquanhtrái đất. Chúng ta có thể tự mình tác dụnglực khi chúngta đẩy một cái gì đó và, bằngkĩ thuật, giải phóng mộtsố năng lượng trongdầu mỏ tạo ra lực tácdụng lên bánh xe hơilàm cho nó chuyển động. Từ quan điểmvĩ mô,chúng ta có thể tưởng tượng ranhiều loạilực khác nhau, các lực tác dụng tại chỗ tiếp xúc, nhưng cũng cólực tác dụng xuyên khoảng cách như lực hấp dẫn. Dù vậy, trongvật lí, chúngta cố gắng hệ thốnghóa và tìm càngnhiều khái niệm tổng quát càng tốt. Một sự hệ thống hóa như thế làđi tìm các thành phầntối hậu của vật chất. Một sự hệ thốnghóanữa là tìm ra cáclựctác dụnggiữa chúng.Trong trườnghợp thứ nhất, chúng ta đã có thể phân chiavật chất thành cácnguyêntử và phân chia các nguyên tử thành hạt nhân và các electron,vàrồi phân chia hạtnhânthànhcác protonvà neutron. Khi chova chạm proton vớiproton hayprotonvới electron, các nhàvật lí hạt đã khám phára rằng toàn bộ vật chất có thể cấuthành từ một số quark(một khái niệm do Murray Gell-Mannđưa ra hồi những năm 1960) và lepton(electron và các neutrino và cácchị em nặng hơn củachúng). Cũngtrong quá trình này, các nhà vật lí đã phát hiện ra bốnlực cơ bản tácdụng giữa các hạt vậtchất này – lực hấp dẫn, lực điện từ, lựchạt nhân mạnhvà lựchạt nhân yếu.Chỉ có hailực đầu là có thể nhìnthấy trực tiếp trongthế giới vĩ mô, nên chúng ta hãymô tả chúngtrước. Lực hấp dẫn Lí thuyết mang tính địnhlượng đầu tiên của lựchấp dẫn xây dựng trêncác quan sát do IsaacNewton thiết lập vàonăm 1687trongcuốnPrincipia của ông. Ông viếtrằnglực hấpdẫn tácdụng lên mặttrời và các hành tinh phụ thuộc vào lượng vật chấtmà chúng chứa.Nó truyền đi những khoảng cách xa vàluôn luôn giảm tỉ lệ nghịch với bình phươngkhoảng cách. Công thứcviết cholựcF giữa hai vật có khối lượng m 1 và m 2 cách nhaukhoảng r là F = Gm 1 m 2 /r 2 trong đó G là hằng số tỉ lệ, hay hằng số hấpdẫn.Newton không hoàn toàn hài lòng với lí thuyết của ôngvì nó giả sử mộttươngtác xuyên khoảng cách. Khókhăn đã bị loại trừ khi khái niệm trường hấp dẫn đượcnêura, một trườngthấm đẫm khônggian. Lí thuyếtNewton đượcáp dụng rất thành công chocơ học thiên thể trong thế kỉ 18 và đầu thế kỉ 19. Vídụ, J.C. Adams vàU.J.J Leverrierđã có thể phỏng đoán một hànhtinh nằm bên ngoài Thiên vương tinh từ sự không đều trongquỹ đạo của nó và sauđó,Hải vươngtinhđã đượctìm thấy.Dù vậy, vẫn còntồn đọng một vấn đề. Vào năm 1845, Leverrier tínhthấyquỹ đạo của Thủy tinhtiến động 35” trên thế kỉ, trái với giá trị theo thuyết Newton là bằng không. Sau đó, các phép đo chogiá trị chính xáchơnlà 43”. (Sự tiến động quansát thấy thậtra là 5270”/thế kỉ, nhưng khinhẫn nại tính toán loại trừ hết nhiễu loạn từ tất cả các hành tinhkhác cho giá trị 43”) Mãi cho đến năm 1915, Einstein mới có thể giải thích được sự khôngnhất quán này. Galilei làngười đầu tiên quan sát thấy các vật dường như rơi ở tốc độ như nhau bất kể khối lượng củachúng. Trong các phươngtrình Newton, khái niệm khối lượng xuất hiện trong haiphương trình khác nhau. Định luật thứ hai phát biểurằng lực F tác dụng lên một vậtkhối lượng m chogia tốcatuân theo phương trìnhF = ma. Trong địnhluật hấp dẫn, lựchấp dẫn F thỏa mãn F = mg, trong đó gphụ thuộc vào các vật khác tácdụng lực lên vật (thường là trái đất, khi chúng ta nói tới lực hấp dẫn). Trongcả hai phương trình, m làhệ số tỉ lệ (khối lượng quán tính và khối lượnghấp dẫn) vàkhônghề có lí do rõràng nào là chúng phải bằng nhau đối với haivật khác nhau. Tuynhiên, tấtcả các thí nghiệm đều xác nhận chúng lànhư nhau.Einsteinlấy thực tế này làm điểmxuất phát cho lí thuyết hấp dẫn củaông.Nếu bạnkhôngthể phân biệtkhối lượngquántính với khối lượng hấp dẫn, thì bạn khôngthể nào phânbiệt sự hấp dẫn với sự gia tốc. Một thí nghiệm tiến hànhtrongtrườnghấp dẫn có thể thay thế bằng cách tiến hành trong một thangmáy đanggia tốc mà không có trường hấp dẫn. Khinhà duhành vũ trụ trong một tênlửa giatốc ra khỏi trái đất, ôngcảmthấy lựchấp dẫn lớn hơn vài lần so với trên trái đất. Đasố sự hấpdẫn đó là do sự gia tốc. Nếu người ta không thể phân biệt hấp dẫn với gia tốc, người ta luôn luôn có thể thay thế lực hấp dẫn bằng cách ở trong một hệ quy chiếu đanggia tốc. Một hệ quy chiếutrong đó sự gia tốc triệttiêu lực hấpdẫn được gọi là hệ quy chiếuquán tính. Vì thế, mặt trăngquayxung quanh trái đấtcó thể thay thế bằng cách xét trong một hệ quy chiếuđang gia tốc. Tuy nhiên,hệ quy chiếu này sẽ khác từ điểm này đến điểm khác vì trườnghấp dẫnbiến thiên. (Trong vídụ với mặt trăng,trường hấp dẫn đổihướng từ điểmnày sang điểm khác) Nguyên lí rằng người ta luôn luôn có thể tìm một hệ quy chiếu quán tính tại mỗi điểm của không gianvà thời gian, trongđó nền vật lí tuân theo các định luật trong sự thiếu vắng lựchấp dẫn được gọi là nguyên lí tương đương. Thựctế lực hấp dẫncó thể xemlà mộthệ tọa độ khác nhautừ điểm này sang điểm khác có nghĩa là lực hấpdẫn là một lí thuyết hìnhhọc. Hệ tọa độ thật sự bao quát toàn bộ không gianvà thời gian dođó phức tạp hơnhệ tọa độ phẳng thông thường mà chúngta sử dụng từ hìnhhọc thông thường. Loại hìnhhọc nàygọi là hình học phi Euclid. Lực như chúngta thấy là dotính chất của khônggian và thời gian. Chúng ta nói rằng không-thời gian bị cong. Xét một quả cầu nằm trên một bề mặtphẳng. Nó sẽ không chuyển động,hoặc nếu như không có masát, nó có thể chuyển động đều khikhông có lực tácdụng lên nó. Nếu như bề mặt bị cong, quả cầu sẽ gia tốc và chuyển động xuống điểm thấpnhất chọnđường đi ngắn nhất. Tương tự, Einsteinbảo chúngta rằng khônggian và thời gian bốn chiều bị cong và một vật chuyển động trongkhônggian này chuyển độngdọc theomộtđường rãnh làhànhtrìnhngắn nhất. Einsteinchỉ ra rằng trường hấp dẫnlà đại lượng hình học vạch rõ cáigọi làthời gian đích thực, đó là khái niệmnhận cùng một giá trị trong mọi hệ tọa độ tương tự như khoảng cáchtrong không gian thôngthường. Ông cũng thành công trongviệc xây dựng cácphươngtrìnhcho trườnghấp dẫn, được đặt tên là các phương trình Einstein,và vớicác phương trình này ôngđã có thể tính được giá trị đúng chosự tiến động đối với quỹ đạo của Thủytinh. Các phươngtrìnhđó cũng cho giá trị đođược của sự lệch của các tia sáng truyền qua mặttrời và không còn có sự nghi ngờ nào rằngcác phương trìnhđó cho kếtquả chínhxác đối với sự hấp dẫn vĩ mô. Lí thuyết hấp dẫn của Einstein,hay lí thuyết tương đối, như ông tự gọi như thế, là một trong những thành tựu tolớn nhất của nền khoahọc hiện đại. Lực điện từ James Clerk Maxwell, vào năm 1865, cuối cùng đã thống nhất các khái niệm điện và từ thànhmột lí thuyếtvề điện từ. Lực này được trungchuyển bởi trường điện từ. Các biến thể khác nhaucủa trường này tươngứng dẫn tới điệntrường và từ trường. Dùvậy, lí thuyết này khônghoàntoàn đối xứng trongđiệntrường và từ trường, vì nó chỉ nêu các nguồn trực tiếp cho điện trường, đó là các điện tích. Một lí thuyết hoàntoàn đối xứng cũngphảinêura các từ tích(được lí thuyếtlượng tử hiện đạitiên đoán là tồn tại nhưng có độ lớn quá khổng lồ nên các từ tích tự do phải cựckì hiếmtrong vũ trụ). Đối với hai vậttĩnh cóđiện tích e 1 và e 2 , lí thuyết đưa đến định luật Coulomb cholực tác dụng giữa haivật F = ke 1 e 2 /r 2 trong đó một lần nữa klà hằngsố tỉ lệ. Lưu ý sự tương đồngvới định luật Newton đối với lực hấp dẫn. Dù vậy, vẫn có mộtsự khácbiệt. Trong khilực hấp dẫn luônluôn là lực hút, thì lực điện từ cóthể là lựcđẩy. Điện tích cóthể có dấu âm như đối với electron hay dấu dương như đốivới proton. Điều này dẫn đếnthực tế là các điện tích dương vàâmcó xu hướng kếthợp với nhaunhư trong các nguyên tử và vì thế, bù trừ lẫn nhau và làm giảm trường điện từ.Đa số các hạt trong trái đất bù trừ lẫn nhautheo kiểunày và trường điện từ toàn phầngiảmđi rất nhiều. Tuy vậy, chúngta biết là có từ trường của trái đất. Trongcơ thể của chúng ta cũng thế, đa số cácđiện tíchbù trừ lẫn nhausao chocó lực điện từ rất yếugiữa cơ thể và trái đất. Tình huống rấtkhác đối vớitrường hấp dẫn. Vì nó luôn luôn hút, nên mỗi hạt trongtrái đất tương tác với từng hạt trong cơ thể người, tạo ra một lực đúng bằngtrọng lượng của chúngta. Tuynhiên, nếuchúng ta so sánhlựcđiện từ và lực hấp dẫn giữa haielectron, chúngta sẽ thấy rằnglực điện từ lớn hơn đến gần 10 40 lần. Đây làmột con số lớn không thể tin nổi! Nócho thấy khi chúngta bước vào thế giới vi mô và nghiên cứunềnvật lí của các hạt cơ bản, chúngta không cần xét đến lực hấp dẫn khi chúng tanghiên cứu điện động lực họclượng tử, ít nhất là khôngphải là các năng lượngthông thường. Khi giải hệ phương trìnhMaxwell, người ta thấy trường điện từ truyềnđi với vận tốchữu hạn. Điều này cónghĩa làđịnh luậtCoulomb chỉ đúng mộtkhi trường điện từ có thời gian truyền giữahai điệntích.Nó là một định luật tĩnh. Ngườita cũng tìm thấy trườngđiện từ truyền đidưới dạng sóngtheo kiểu giống hệt như ánh sáng truyền đi. Romer là người đã khám phá ra vậntốc của ánh sáng là hữu hạn vàNewton và Huygens là những người phát hiện thấy ánh sáng truyền đi dưới dạng sóngvàocuối thế kỉ 17, và vàocuối thế kỉ 19, vận tốc củaánh sángđã được xác định tốt và thấy là phù hợp với vận tốc củatrườngđiện từ. Vì thế,người ta xác lập rằng ánhsáng khônggì hơnchính làbức xạ điện từ. Năm1900,Max Planckđề xuấtrằng ánh sáng bị lượng tử hóa để giải thích bứcxạ vật đen. Tuynhiên,Albert Einsteinlà người đầu tiên thậtsự hiểu được các hệ quả mang tính cách mạng của ý tưởng này khi ôngthiết lập cơ sở của hiệu ứng quang điện. Trườngđiện từ có thể hiểu là dòngcác hạtnhỏ gọi là photon cấu thành nêntrường điện từ.Khía cạnh mang tính cách mạng của ý tưởngnàylà dòng hạt cũngcó thể hànhxử như một sóng và có nhiều sự chống đối lại ý tưởngnày từ phía các nhàkhoa họccủa thời kì đó. Mãi cho đến năm1923 khi ArthurComptonchỉ ra bằng thựcnghiệm rằng một lượng tử ánh sáng cóthể làm lệch hướng một electrongiống hệt như một vậtnhỏ làm,thì cuộc tranh luận này mới đi tớikết thúc. Nếu chúngta nghĩ lực điện giữa hai điện tích là trườngđiện từ trungchuyển nó xuyên khoảngcách, thì bây giờ chúng ta cóthể có một bức tranh cơ bảnhơn dướidạng mộtdòng photongửi ra từ hạt đến chạm vào hạt kia. Đây làbức tranh trực quan hơn sovới lực tác dụng xuyên khoảng cách. Bức tranh vĩ mô của chúng ta về lực là cái gì đó chạm vào một vậtvà rồichịu một lực. Trong thế giới vi mô, đây lại làmộtcách để hiểu lực.Tuy nhiên, nó phứctạp hơn.Giả sử có hai hạt tích điện tươngtác. Hạtnào đang gửi ra một photonvà hạtnào đang nhận photon nếu như hai hạt là giống hệt nhaunhư cơ học lượngtử bảo chúng ta thế về các hạtcơ bản ? Câu trả lời phải là bức tranhbao quát cả hai khả năng. Việc phát hiện trường điện từ bị lượng tử hóa đã bắt đầusự pháttriển của cơ học lượngtử và đưa chúng ta vàothế giới vi môchỉ cấu thànhbởicác vật giống như điểmvà trongđó lực xuất hiện khihai hạtva chạm nhau. Cơ học lượngtử đã đưa đếnnhiều khái niệmmang tínhcách mạng. Một trong những khái niệm quantrọng nhất là quan hệ bất định Heisenbergdo Werner Heisenberg thiết lập năm 1927, phát biểu rằng người ta không thể đovị trí và xung lượng, hoặc nănglượngvà thời gianmột cách chính xác đồng thời. Đối với một hạt nhân, người ta có thể hoặc là xác địnhvị trí của electron và không biết gì về xung lượng của nó, hoặc là biết xunglượngcủa nó và không biết gì về vị trí của nó. Trongbức tranh biểu diễn trường lực giữa hai điện tích, chúngta phải nghĩ về nó dướidạng cácphoton truyềntừ điện tích này tới điện tích kia.Vì thế, nănglượng khôngthể nào xác định tốt hơn cáido quanhệ bấtđịnh cho chúngta biết vì saisố trong việc xác định thờigian. Do đó, quan hệ tương đối đặcbiệtđối với ánh sáng rằng photon khôngcó khối lượng được chuyểnthànhquan hệ năng lượng 2 = xung lượng 2 c 2 phải không thỏa mãn.Nếu như chúng ta đặt năng lượng vàxunglượngba chiềulại thànhxunglượng bốn chiều,chúng ta thấy nó không bị gượng ép bởiđiều kiệnkhông có khối lượng,chúngta nói rằng photon là ảo và vì thế có khối lượng (ảo). Như vậy, chúng ta có thể giải thích quá trình ở trên hoặc làmộtphoton nhất định đitừ hạt 1 tới hạt2 với một xunglượng bốn chiều nhất định, hoặc là một photonđi từ hạt 2tới hạt 1với xunglượng bốn chiều ngược lại. Khi haiđiện tích cách xa nhau,quan hệ bất định cho chútít tự do và photontiến gầnhơn tớikhông có khối lượng.Chúng ta biết rằng định luật Coulombcóvẻ hợp lí ở những khoảng cách lớn nhất nên nóphải được thiết lập bởi các photon gần như không có khối lượng. Nếu hai điện tích ở gần nhau thì phải cónhiều điều kiện hơn cho lực. Nhân thể, để đo vận tốc củaánh sáng,các photonphải tương tác. Vì thế, có một chútbất định ở khối lượng của nó và một chút bất định ở vận tốccủa nó. Tuy nhiên, chúng ta luôn luôn đođược cùng mộtvận tốc cho ánhsáng,có nghĩa là ở các khoảng cách vĩ mô mà chúng ta đo, tính ảo vàvì thế khối lượngcủa photonvề cơ bản là bằng khôngđến độ chính xác rất tốt. Khi đó,người ta có thể nói rằngvận tốc ánh sáng là một hằng số. Sự mô tả đầy đủ của lực điện từ giữa các hạt cơ bản được thiết lập bởiSin- Itiro Tomonaga,RichardFeynmanvà Julian Schwinger trong những nghiên cứu độc lậpnhauhồi thậpniên 1940.Họ đã thiết lập điện động lực học lượng tử (QED). Đây làmột líthuyết xemxét trọn vẹn vật lí lượngtử và thuyết tươngđốiđặc biệt (đó là sự đối xứng cơ sở của hệ phương trình Maxwell). Nó thiết lập rấttao nhã cái gọi là biểu đồ Feynman,trongđó các hạt cơ bản trao đổi photonnhư đã mô tả ở trên và trong đó từng biểu đồ thiết lậpmộtbiểu thức toán học nhất định có thể thu được từ một số quy luật cơ bản đối với sự truyền của các hạtảo và từ các đỉnh tương tác. Biểu đồ đơn giản nhất chosự tương tác giữahai electronlà Biểu đồ này thật ra đưa đến địnhluậtCoulomb.Bây giờ Feynmanchỉ dẫn chúng ta rằng chúngta có thể kết hợp bất kì đường nào chomột electron đang truyền đi (hay khinó truyền ngược trở lại, positron) và bất kì đường nào cho một photonđangtruyền đi buộc chặt với đỉnhnơi một đường electronphátra photon tạo nên các biểu đồ mới. Mỗi biểu đồ khác không giống với biểu đồ ở trên tạonên các hiệu chỉnh lượngtử cho lực cơ bản. Cái xuyên suốt nghiêncứu của ba nhàkhoa học ở trên là mỗi biểuđồ có thể làm chocóý nghĩa mang lại câu trả lời hữu hạn. Ngườita nóirằng QED là có thể tái chuẩn hóa. Cườngđộ của lực như trong định luật Coulomb bị chi phối bởiđộ lớn của đỉnh, tứclà điện tích e trong QED và trong biểuđồ ở trên nó tỉ lệ với bìnhphương của e và làhằng số cấu trúc tinhtế a = 1/137.Vì đây là một con số nhỏ,nên cóthể viết độ lớn trong chuỗi điều kiện với số mũ càng lúccàng cao của a,vì hệ số đó sẽ ngày càngnhỏ hơn đối với sự phức tạp tăng dần của biểu đồ.Các điều kiện bậc càng cao thì các hiệu chỉnhlượng tử càng cao vàsự mở rộngmà chúngta đã định rõ sẽ có các điều kiện càngnhỏ hơn khi chúng ta đi tới các hiệu chỉnh lượng tử cao hơn. Lực hạt nhân Vì chỉ có hailực cơ bản đượcbiết tới vào đầu thế kỉ 20, lực hấp dẫn và lực điện từ, người ta thấy lực điện từ là nguyên nhân gây ra các lựctrong nguyên tử, nên thật tự nhiên tin rằng nó cũng là nguyên nhân gây ra các lực giữ hạt nhân lại với nhau.Vào thập niên 1920, người ta đã biết rằng hạt nhân chứa các proton,thật ra hạtnhân hydrogen chỉ là một proton,vàkhông hiểu saongười tatin rằngcác electroncó thể có liên quan trong việcgiữ các proton lại với nhau. Tuy nhiên, một ý tưởng giốngnhư thế này ngay lập tức có vấn đề. Đâu là sự khác nhaugiữa các electrontronghạt nhân và các electrontrongquỹ đạo xungquanhhạt nhân? Đâu là hệ quả của quan hệ bất địnhHeisenberg nếu như các electron bị ép vào hạt nhân nhỏ xíu ? Sự ủng hộ duy nhất cho ýtưởng đó,lúc ấy người ta chưa biết đến các hạt cơ bản khác, là trong các phânhủy phóng xạ nhất định, các electrondường như phátra từ hạt nhân. Tuynhiên,vào năm 1932, James Chadwick phát hiện ra một loại bức xạ mới có thể phát ra từ hạt nhân, mộthạt nhântrung hòa và thínghiệm của ông cho thấy thậtsự cócác hạt trung hòa điện bêntronghạt nhân, chúngđược gọi là neutron. Không lâu sau đó, Eugene Wigner giải thích hạt nhân làhệ quả của hai lực hạt nhân khác nhau. Lựchạt nhân mạnh là lực hútgiữacác protonvà neutron giữ hạt nhân lại với nhauvà lực hạt nhân yếulà nguyên nhân gây ra phân hủy phóngxạ của các hạt nhânnhấtđịnh. Người ta nhận thấy độ lớn củahai lực khác nhau rất nhiều. Tỉ số tiêu biểu làvào bậc 10 14 ở các năng lượngthông thường. Tương tác mạnh Một ý tưởngtự nhiên lúcnày là tìm kiếm một cơ chế như cơ chế ở lực điện từ để trung chuyển lựcmạnh.Vào năm 1935,Hideki Yukawa đề xuất một lí thuyết trường cho tươngtác mạnh trong đó hạt trungchuyểntrường đượcgọi làmeson. [...]... cơ bản hơn nữa, đó là các quark Ý kiến này cuối cùng đã được xác nhận bằng thực nghiệm trong các thí nghiệm Stanford trong các năm 1970, dưới sự chỉ đạo của Jerome Friedman, Henry Kendall và Richard Taylor Để tìm hiểu các lực bên trong hạt nhân, người ta thật sự phải tìm hiểu lí thuyết trường cho các quark Trước khi mô tả lực giữa các quark, chúng ta phải bàn về lực hạt nhân kia, lực yếu Tương tác yếu... thống nhất đối với các năng lượng trên 100 GeV Tương tự, mô hình đó cũng cho thấy lực mạnh dường như quá khác biệt, nên thống nhất với các lực kia ở năng lượng trên 1015 GeV Chẳng biết lực hấp dẫn có thể đưa vào khuôn khổ này hay không ? Người ta có thể chỉ ra rằng ở các năng lượng vào bậc 1019 GeV, lực hấp dẫn sẽ mạnh như các lực kia, nên phải có một sự thống nhất của tất cả các lực, ít nhất là ở năng... xem xét cùng nhau, tức là electron và các chị em nặng hơn của nó, muon và hạt tau và các neutrino tương ứng, chúng đều chỉ có tương tác yếu, cùng với các quark có thể có tương tác mạnh lẫn tương tác yếu Các hạt lực, tức các hạt trung chuyển, là photon đối với lực điện từ, hạt W và hạt Z đối với lực yếu và các gluon đối với lực mạnh Cho dù Mô hình Chuẩn thống nhất các tương tác, nhưng vẫn có những khác... màu” thỏa mãn các quan hệ phức tạp hơn các tích điện đơn giản Có ba màu khác nhau và phản màu của chúng Trong khi các quark có tích màu, thì các gluon có một tích màu và một tích phản màu Vì thế, các gluon ảo có thể sắp hàng với các tích bù trừ lẫn nhau trong khi cường độ của trường tăng lên Khám phá ra sự tự do tiệm cận đã mở ra lí thuyết trường chuẩn phi Abel cho các tương tác giữa các quark, và... hiện khiến các nhà vật lí cố gắng khái quát hóa lí thuyết của Einstein Sự thành công nổi bật của Mô hình Chuẩn cũng cho thấy rằng ý tưởng thống nhất các lực là một ý tưởng đúng đắn Tại sao có bốn lực khác nhau, hay chúng có thật sự khác nhau ? Chúng thật sự khác nhau, biểu hiện dưới dạng các lực khác nhau trong những thí nghiệm do chúng ta thực hiện, nhưng Mô hình Chuẩn cho thấy lực điện từ và lực yếu... luật Coulomb đối với những khoảng cách lớn, còn gluon đưa đến lực giam giữ giữa các quark Đây là thực tế do sự tự do tiệm cận, nó cũng có thể hiểu là cường độ ghép đôi tăng lên khi năng lượng giảm, về mặt cơ học lượng tử cũng có nghĩa là nó tăng theo khoảng cách Thực tế thì sự tăng này giống như trường hợp lò xo, các quark liên kết vĩnh viễn bên trong các hadron Dù vậy, các tính chất của gluon đã được... nổi chỉ xuất hiện trong vũ trụ của chúng ta ở thời điểm 10-42 s sau Big Bang Tuy nhiên, vật lí học cũng phải có thể mô tả các hiện tượng xảy ra khi đó, nên phải có một bức tranh thống nhất bao gồm cả lực hấp dẫn Một khuôn khổ như thế đã được đề xuất, Mô hình Siêu dây, trong đó các hạt được mô tả bằng các đối tượng một chiều là các dây Mô hình này thật sự mang lí thuyết Einstein vào các năng lượng thấp... Sắc động lực học lượng tử, QCD Theo năm tháng, lí thuyết này đã được kiểm nghiệm rất thành công tại các máy gia tốc lớn và ngày nay nó đã được thiết lập chắc chắn là một lí thuyết của các tương tác mạnh Mô hình Chuẩn Sự thành công của các lí thuyết chuẩn phi Abel cho thấy tất cả các tương tác có thể thống nhất trong một khuôn khổ chung Điều này dẫn tới cái gọi là Mô hình Chuẩn, trong đó tất cả các hạt... có thể hòa giải hai thực tế này ? Trong những năm 1960, các mô tả lí thuyết trường mới đã được đề xuất và để hòa giải thực tế trên, người ta đưa ra các hạt trung chuyển cực kì nặng Trong các quá trình năng lượng thấp, một hạt như thế chỉ có thể truyền đi một khoảng cách rất ngắn và trong thực tế trông như thể tương tác xảy ra tại một điểm cho mô hình ở trên đối với các năng lượng ở thời gian có thể... tin mà tồn tại trong một lí thuyết trường lượng tử Tuy nhiên, năm 1973, David Gross, David Politzer, và Frank Wilczek đồng thời nhận thấy đối với một lí thuyết trường chuẩn phi Abel, yêu cầu của sự tự do tiệm cận được thỏa mãn nếu có không quá nhiều quark Chìa khóa cho lời giải là ở chỗ các hạt vector trung chuyển lực, các gluon, thật sự không bù trừ Điều này có thể hiểu vì điện tích của các quark và . Các lực trongtự nhiên Một trong những đặc trưng cơ bản trong vật lí học là sự tồn tại của cáclực giữ vật chấtlại với nhau.Thídụ, có các lực giữ tế bào lại với nhauhình. lepton(electron và các neutrino và cácchị em nặng hơn củachúng). Cũngtrong quá trình này, các nhà vật lí đã phát hiện ra bốnlực cơ bản tácdụng giữa các hạt vậtchất này – lực hấp dẫn, lực điện từ, lựchạt. hơn sovới lực tác dụng xuyên khoảng cách. Bức tranh vĩ mô của chúng ta về lực là cái gì đó chạm vào một vậtvà rồichịu một lực. Trong thế giới vi mô, đây lại làmộtcách để hiểu lực. Tuy nhiên, nó