What’s the smallest thing in the universe? - Jonathan Butterworth

Translator: Hung Tran Phi Reviewer: Hoai Minh

If you were to take any everyday object, say a coffee cup, and break it in half,

Nếu bạn lấy bất kì thứ gì, cốc cà phê chẳng hạn, phân đôi nó,

then in half again, and keep carrying on, where would you end up?

sau đó, phân đôi nữa, và cứ thế, cuối cùng, bạn sẽ có gì?

Could you keep on going forever?

Liệu bạn có thể tiếp tục mãi?

Or would you find a set of indivisible building blocks

Hay sẽ tìm thấy một loạt những hình khối

out of which everything is made?

chẳng thể phân chia được nữa?

Physicists have found the latter- that matter is made of fundamental particles,

Các nhà vật lý đã tìm thấy "Chất sau cùng" vật chất cấu thành từ những hạt cơ bản,

the smallest things in the universe.

thứ nhỏ nhất trong vũ trụ.

Particles interact with each other according to a theory called the “Standard Model”.

Những hạt này tương tác với nhau theo lý thuyết gọi là "Mô hình chuẩn".

The Standard Model is a remarkably elegant encapsulation

Mô hình chuẩn là một sự đóng gói tao nhã rất đáng chú ý

of the strange quantum world of indivisible, infinitely small particles.

của thế giới lượng tử lạ lùng của các hạt cực nhỏ và không thể phân chia.

It also covers the forces that govern how particles move,

Nó cũng bao gồm các lực chi phối cách các hạt chuyển động,

interact, and bind together to give shape to the world around us.

tương tác, và liên kết để định hình thế giới quanh ta.

Vậy, nó hoạt động như thế nào?

So how does it work?

Zooming in on the fragments of the cup,

Xem xét sự phân chia của cái cốc,

we see molecules, made of atoms bound up together.

ta thấy những phân tử, tạo thành từ các nguyên tử liên kết với nhau.

A molecule is the smallest unit of any chemical compound.

một phân tử là đơn vị nhỏ nhất của bất kì hợp chất hóa học nào.

An atom is the smallest unit of any element in the periodic table.

Một nguyên tử là đơn vị nhỏ nhất của bất cứ nguyên tố nào trong bảng tuần hoàn.

But the atom is not the smallest unit of matter.

Nhưng nguyên tử không phải đơn vị nhỏ nhất của vật chất.

Experiments found that each atom has a tiny, dense nucleus,

Các thí nghiệm cho thấy nguyên tử gồm hạt nhân rất nhỏ và nặng,

surrounded by a cloud of even tinier electrons.

bao quanh bởi một đám mây chứa những electron nhỏ hơn.

The electron is, as far as we know,

Như ta biết, electron là

one of the fundamental, indivisible building blocks of the universe.

một trong những thành phần cơ bản, không thể phân chia của vũ trụ.

It was the first Standard Model particle ever discovered.

Nó là hạt đầu tiên trong Mô hình chuẩn từng được khám phá.

Electrons are bound to an atom’s nucleus by electromagnetism.

Các electron di chuyển quanh hạt nhân nhờ lực hút điện từ.

They attract each other by exchanging particles called photons,

Chúng hút nhau bằng cách trao đổi các hạt gọi là photon,

which are quanta of light that carry the electromagnetic force,

hạt lượng tử ánh sáng mang lực điện từ,

one of the fundamental forces of the Standard Model.

một trong những lực cơ bản của Mô hình chuẩn.

The nucleus has more secrets to reveal, as it contains protons and neutrons.

Hạt nhân có nhiều bí mật để khám phá, khi chứa cả proton va neutron.

Though once thought to be fundamental particles on their own, in 1968

Ban đầu, chúng đã được coi là những hạt cơ bản, cho đến năm 1968

physicists found that protons and neutrons are actually made of quarks,

các nhà vật lý tìm ra rằng các proton và neutron cấu thành

từ các quark, thứ không thể chia nhỏ hơn nữa.

which are indivisible.

A proton contains two “up” quarks and one “down” quark.

Một proton chứa hai quark "lên" và một quark "xuống".

A neutron contains two down quarks and one up.

Một neutron chứa hai quark "xuống" và một quark "lên".

The nucleus is held together by the strong force,

Hạt nhân được giữ lại với nhau nhờ lực hạt nhân mạnh,

another fundamental force of the Standard Model.

một lực cơ bản khác thuộc Mô hình chuẩn.

Just as photons carry the electromagnetic force,

Chỉ có photon có lực điện từ,

particles called gluons carry the strong force.

các hạt gọi là gluon mang lực hạt nhân mạnh.

Electrons, together with up and down quarks,

Các electron, cùng với các quark lên và xuống,

seem to be all we need to build atoms and therefore describe normal matter.

có vẻ như là tất cả những gì ta cần để mô tả vật chất.

However, high energy experiments reveal that there are actually six quarks–

Tuy nhiên, các thí nghiệm năng lượng cao tiết lộ rằng thực ra có sáu loại quark--

down & up, strange & charm, and bottom & top

lên và xuống, thân và lạ, đỉnh và đáy

- and they come in a wide range of masses.

- và đến trong một mớ hỗn độn.

The same was found for electrons,

Cùng được tìm thấy với electron,

which have heavier siblings called the muon and the tau.

hai chị em song sinh nhưng nặng hơn được gọi là muon và tau.

Why are there three (and only three) different versions

Tại sao chỉ có ba ( và chỉ ba ) phiên bản khác nhau

of each of these particles?

của mỗi loại hạt này?

This remains a mystery.

Điều này vẫn còn là bí ẩn.

These heavy particles are only produced, for very brief moments,

Những hạt nặng này chỉ được tạo ra trong một khoảnh khắc cực ngắn,

in high energy collisions, and are not seen in everyday life.

trong các va chạm năng lượng cao, không thấy được trong cuộc sống hằng ngày

This is because they decay very quickly into the lighter particles.

bởi chúng phân rã rất nhanh thành các hạt nhẹ hơn.

Such decays involve the exchange of force-carrying particles,

Sự phân rã này bao gồm sự trao đổi các hạt mang lực,

called the W and Z, which – unlike the photon – have mass.

được gọi là W và Z, - không như photon- mang khối lượng.

They carry the weak force, the final force of the Standard Model.

Chúng mang lực hạt nhân yếu, lực cơ bản cuối cùng của Mô hình chuẩn.

This same force allows protons and neutrons to transform into each other,

Lực này cho phép các proton và neutron chuyển thể lẫn nhau,

a vital part of the fusion interactions that drive the Sun.

một phần quan trọng của phản ứng hạt nhân của Mặt trời.

To observe the W and Z directly,

Để quan sát lực W và Z trực tiếp,

we needed the high energy collisions provided by particle accelerators.

ta cần các va chạm năng lượng cao nhờ vào máy gia tốc hạt.

There’s another kind of Standard Model particle, called neutrinos.

Có một loại hạt khác trong Mô hình chuẩn được gọi là các neutrino.

These only interact with other particles through the weak force.

Những hạt này chỉ tương tác với hạt khác thông qua lực hạt nhân yếu.

Trillions of neutrinos, many generated by the sun, fly through us every second.

Hàng triệu triệu hạt neutrino, tạo ra bởi Mặt trời, xuyên qua chúng ta mỗi giây.

Measurements of weak interactions found that there are different kinds of neutrinos

Việc đo lường lực tương tác yếu cho thấy có nhiều loại hạt neutrino

associated with the electron, muon, and tau.

có liên kết với electron, muon và tau.

All these particles also have antimatter versions,

Những hạt này cũng có phiên bản phản hạt của chúng,

which have the opposite charge but are otherwise identical.

giống hệt nhau trừ mang dấu đối nghịch.

Matter and antimatter particles are produced in pairs in high-energy collisions,

Các hạt vật chất và phản hạt được tạo ra theo cặp trong va chạm năng lượng cao,

and they annihilate each other when they meet.

và triệt tiêu lẫn nhau khi tiếp xúc.

The final particle of the Standard Model is the Higgs boson

Hạt cuối cùng trong Mô hình chuẩn chính là hạt boson Higgs

– a quantum ripple in the background energy field of the universe.

- một gợn năng lượng lượng tử trong trường năng lượng nền của vũ trụ.

Interacting with this field is how all the fundamental matter particles acquire mass,

Việc tương tác với trường này là cách mọi hạt cơ bản có khối lượng,

according to the Standard Model.

căn cứ theo Mô hình chuẩn.

The ATLAS Experiment on the Large Hadron Collider

Máy đo ATLAS nằm bên trong Máy gia tốc hạt lớn

is studying the Standard Model in-depth.

đang thí nghiệm sâu hơn để kiểm chứng Mô hình chuẩn.

By taking precise measurements of the particles and forces that make up the universe,

Bằng các phép đo chính xác các hạt và lực tạo nên vũ trụ,

ATLAS physicists can look for answers to mysteries

các nhà vật lý ATLAS có thể tìm ra câu trả lời cho những bí ẩn

not explained by the Standard Model.

không thể giải thích bằng Mô hình chuẩn.

For example, how does gravity fit in?

Như làm thế nào đưa trọng lực vào mô hình?

What is the real relationship between force carriers and matter particles?

Mối quan hệ thật sự giữa hạt mang lực và hạt vật chất là gì?

How can we describe “Dark Matter”,

Làm thế nào để mô tả "Vật chất tối",

which makes up most of the mass in the universe but remains unaccounted for?

thứ tạo nên hầu hết khối lượng của vũ trụ nhưng vẫn không thể đo đếm?

While the Standard Model provides a beautiful explanation for the world around us,

Dù Mô hình chuẩn đem đến

lời giải thích đẹp đẽ về thế giới xung quanh,

there is still a universe’s worth of mysteries left to explore.

vẫn còn nhũng bí ẩn to lớn của vũ trụ ngoài kia cần được khai phá.