Tất cả mọi tương tác giữa hạt đều đối xứng trong không gian - chúng giống hệt nhau, dù chúng xảy ra ở London hay New York, về mặt thời gian thì chúng cũng đối xứng, tức là chúng xảy ra bất kỳ, dù ngày thứ hai hay ngày thứ tư trong tuần. Tính đối xứng đầu tiên liên hệ với sự bảo toàn năng lượng. Điều đó có nghĩa là toàn bộ xung lực của các hạt tham gia vào một quá trình tương tác và toàn bộ năng lượng của chúng (kể cả khối lượng) không thay đổi trước và sau tiến trình. Tính đối xứng cơ bản thứ ba nói về định hướng trong không gian. Thí dụ trong một tiến trình va chạm thì bất kỳ, dù các hạt va chạm nhau có chuyển động theo trục tung hay hoành. Kết quả của tính đối xứng này là tổng trị số của xung lượng quay (kể cả spin của các hạt) được bảo toàn trong một tiến trình. Cuối cùng là sự bảo toàn của điện tích. Điều này liên hệ với một điều kiện đối xứng phức tạp, nhưng nếu phát biểu như tính bảo toàn thì nó rất đơn giản, đó là tổng số điện tích của mọi hạt trong một tương tác được bảo toàn. Ngoài ra còn có vài luật bảo toàn khác nữa, chúng được phát biểu bằng tính đối xứng trong không gian toán học trừu tượng như trường hợp của bảo toàn điện tích. Đến nay ta biết, một vài luật trong đó có giá trị cho tất cả mọi tương tác, một số khác chỉ có giá tị trong một số tương tác (thí dụ chỉ đúng cho tương tác yếu). Những đại lượng bảo toàn liên hệ có thể được gọi là điện tích ảo của hạt. Vì chúng là những số nguyên (± 1, ± 2…) hay có số chia đôi (± 1/2, ± 3/2, ± 5/2…), nên người ta gọi nó là số lượng tử, tương tự như số lượng tử trong vật lý nguyên tử. Mỗi hạt như thế được chỉ định bởi một nhóm số lượng, nhóm số này cùng với khối lượng của hạt xác định toàn bộ tính chất của hạt.
Thí dụ hadron có những trị số rõ rệt “Isospin” và “Hypercharge” hai trị số lượng tử, chúng không thay đổi trong các tương tác mạnh. khi tám menson của bảng trình bày trong chương trước được xếp theo hai trị số lượng tử này, chúng tạo ra một cấu trúc có hình bát giác cân đối, được gọi là “Menson octet”. Hình này cho thấy một sự đối xứng rõ rệt, thí dụ, những hạt và đối hạt giữ các vị trí đối nghịch trong hình bát giác, hai hạt ở trung tâm lại chính là đối hạt của bản thân mình.
Tám hạt baryon nhẹ nhất cũng tạo nên cấu trúc như thế, nó được gọi là “Baryon octet”. Thế nhưng lần này, các đối hạt không còn được chứa đựng trong hình bát giác, mà chúng tạo nên một “Đối octet” có dạng như vậy.
Các baryon còn lại trong bảng các hạt, các omega thì thuộc về cấu trúc khác mang tên là “Baryon decuplet”, đứng chung với chín resonance.
Tất cả các hạt nằm trong một cấu trúc đối xứng nhất định đều có những trị số lượng tử như nhau, chỉ trừ isospin và hypercharge là những số cho chúng các vị trí khác nhau trong cấu trúc. Thí dụ, tất cả mọi menson trong đó octet đều có spin bằng không (tức chúng không quay gì cả); những baryon trong octet thì có spin bằng 1/2 và các baryon trong decuplet có spin bằng 3/2.
Thế nên, các trị số lượng tử vốn được sử dụng để xếp hạt trong họ của chúng, tạo nên những cấu trúc đối xứng rõ ràng, chúng cũng chỉ định vị trí của các hạt riêng lẻ trong mỗi cấu trúc đồng thời cũng phân loại các tương tác khác nhau của hạt đúng theo luật bảo toàn. Nhờ thế mà hai tính chất liên hệ giữa đối xứng và bảo toàn được xem là hết sức hữu ích nhằm trình bày có tính qui luật trong thế giới hạt.
Còn nữa
Xin giới thiệu với bạn đọc cuốn "Đạo của vật lý", tác giả Fritjof Capra, do Nguyễn Tường Bách dịch. Nhà xuất bản Trẻ ấn hành năm 2001, TP HCM.