Chào mừng Bạn tham gia Diễn Đàn VNKienThuc.com - Định hướng Forum Kiến Thức
- HÃY TẠO CHỦ ĐỀ KIẾN THỨC HỮU ÍCH VÀ CÙNG NHAU THẢO LUẬN
Kết nối: VNK X - VNK groups | Nhà Tài Trợ: BhnongFood X - Bhnong groups - Đặt mua Bánh Bhnong

Trả lời chủ đề

Nội dung: <blockquote data-quote="Hide Nguyễn" data-source="post: 19277" data-attributes="member: 6">[FONT=Verdana,Arial,Helvetica] Heisenberg được trao giải Nobel năm 1932 cho việc phát triển cơ học lượng tử, trong khi đó Schrödinger và Paul A. M. Dirac cùng nhận giải vào năm sau đó. Cơ học lượng tử của Schrodinger và Heisenberg đúng đối với các vận tốc và năng lượng tương đối thấp của chuyển động “quĩ đạo” (orbital) của các điện tử hóa trị trong nguyên tử. Nhưng các phương trình đó không thỏa mãn các yêu cầu được xác định từ các nguyên lý của Eistein cho các hạt chuyển động nhanh. Dirac đã sửa đổi các công thức khi tính đến lý thuyết tương đối hẹp của Eistein và cho thấy rằng một lý thuyết như vậy không chỉ bao gồm những thông số tương ứng cho sự tự quay của điện tử xung quanh mình nó gọi là spin (do đó giải thích mô men từ nội tại của điện tử và cấu trúc tinh tế quan sát được trong phổ nguyên tử) mà còn tiên đoán sự tồn tại của một loại hạt hoàn toàn mới gọi là các phản hạt (antiparticles) có khối lượng bằng khối lượng của điện tử nhưng mang điện tích dương. Phản hạt đầu tiên của điện tử do Carl D. Anderson (được trao một nửa giải Nobel năm 1936) phát hiện năm 1932 được gọi là positron.[/FONT][FONT=Verdana,Arial,Helvetica] Giải Nobel những năm sau đó được trao cho những người có đóng góp quan trọng khác cho sự phát triển của cơ học lượng tử. Max Born, thầy của Heisenberg vào những năm đầu của thập niên 20 có những công trình quan trọng về mô tả toán học và giải thích vật lý. Ông nhận một nửa giải nobel vào năm 1954 cho công trình của ông về ý nghĩa thống kê của hàm sóng. Wolfgang Pauli đã đưa ra nguyên lý loại trừ (exclusion principle – mỗi trạng thái lượng tử chỉ có thể có một điện tử mà thôi) dựa trên cơ sở lý thuyết bán cổ điển của Bohr. Sau này, người ta cũng thấy nguyên lý Pauli liên quan đến tính đối xứng của hàm sóng của các hạt có spin bán nguyên nói chung gọi là các hạt fermion để phân biệt với các hạt boson có spin là một số nguyên lần của hằng số Plank chia cho 2*pi. Nguyên lý loại trừ có nhiều hệ quả quan trọng trong nhiều lĩnh vực của vật lý và Pauli nhận giải Nobel năm 1945.[/FONT][FONT=Verdana,Arial,Helvetica] Việc nghiên cứu spin của điện tử tiếp tục mở ra những chân trời mới trong vật lý. Các phương pháp chính xác để xác định mô men từ của các hạt tự quay đã được phát triển vào những năm 30 và 40 cho nguyên tử và hạt nhân (do Stern, Rabi, Bloch và Purcell thực hiện, xem phần dưới). Năm 1947 họ đã đạt đến một độ chính xác mà Polykarp Kusch có thể phát biểu rằng mô men từ của một điện tử không có giá trị đúng như Dirac tiên đoán mà khác đi một đại lượng rất nhỏ. Vào cùng thời gian đó Willis E. Lamb cũng nghiên cứu một vấn đề tượng tự về spin của điện tử tương tác với các trường điện từ bằng việc nghiên cứu cấu trúc tinh tế (fine structure) của quang phổ phát ra từ nguyên tử Hidro với các phương pháp cộng hưởng tần số radio có độ phân giải rất cao. Ông quan sát thấy rằng sự tách cấu trúc tinh tế luôn luôn sai khác với giá trị của Dirac một lượng đáng kể. Các kết quả này làm cho người ta phải xem lại các khái niệm cơ bản đằng sau những ứng dụng lý thuyết lượng tử vào các hiện tượng điện từ, một lĩnh vực đã được Dirac, Heisenberg và Pauli khởi đầu nhưng vẫn còn một vài khiếm khuyết. Kusch và Lamb cùng nhận giải Nobel năm 1955.[/FONT][FONT=Verdana,Arial,Helvetica] Trong điện động học lượng tử (quantum electrodynamics – gọi tắt là DDHLT), lý thuyết nhiễu loạn lượng tử mô tả các hạt tích điện tương tác thông qua trao đổi các quang tử. Mô hình cũ của DDHLT chỉ bao gồm trao đổi quang tử riêng lẻ, nhưng Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger và Richard P. Feynman nhận ra rằng tình huống lại phức tạp hơn rất nhiều vì tán xạ điện tử-điện tử có thể bao gồm trao đổi một vài quang tử. Một điện tích điểm “trần trụi” không tồn tại trong bức tranh của họ. Điện tích luôn tạo ra một đám các cặp hạt-phản hạt ảo (virtual particle-antiparticle) ở xung quanh nó, do đó, mô men từ hiệu dụng của nó thay đổi và thế năng Coulomb cũng bị biến đổi tại các khoảng cách ngắn. Các tính toán từ mô hình này đã tái tạo lại các dữ liệu thực nghiệm của Kusch và Lamb với một độ chính xác ngạc nhiên và mô hình DDHLT mới được coi là một lý thuyết chính xác nhất đã từng có. Tomonaga, Schwinger và Feynman cùng nhận giải Nobel vật lý năm 1965.[/FONT][FONT=Verdana,Arial,Helvetica] Bước phát triển này của DDHLT có một tầm quan trọng vĩ đại nhất trong việc mô tả các hiện tượng vật lý năng lượng cao. Khái niệm sinh cặp từ trạng thái chân không của một trường lượng tử (quantized field) là một khái niệm cơ sở trong lý thuyết trường hiện đại của các tương tác mạnh và của sắc động học lượng tử (quantum chromodynamics).[/FONT][FONT=Verdana,Arial,Helvetica] Khía cạnh cơ bản khác của cơ học lượng tử và lý thuyết trường lượng tử là tính đối xứng của các hàm sóng và các trường. Các tính chất đối xứng tương ứng với trao đổi hạt đồng nhất thì dựa trên nguyên lý loại trừ Pauli nói ở trên, nhưng các đối xứng tương ứng với các biến đổi không gian cũng trở nên quan trọng không kém. Năm 1956, Lý Chính Đạo (Tsung-Dao Lee) và Dương Chấn Ninh (Chen Ning Yang) đã chỉ ra rằng các tương tác vật lý có thể không tuân theo đối xứng gương (tức là, chúng có thể khác nhau khi hệ tọa độ quay trái hoặc quay phải). Điều này có nghĩa là tính chất “chẵn lẻ” của hàm sóng, kí hiệu là “P” không được bảo toàn khi hệ chịu một tương tác như vậy và tính chất đối xứng gương có thể bị thay đổi. Công trình của hai ông là điểm khởi đầu cho một nghiên cứu chuyên sâu về các hiệu ứng như vậy và ngay sau đó người ta thấy rằng phân rã của hạt betta và pi thành hạt muy do tương tác yếu gây ra không bảo toàn tính chẵn lẻ (xem thêm phần dưới). Lý và Dương cùng nhận giải Nobel năm 1957. (*Bổ sung: các định luật bảo toàn đều được rút ra từ các tính chất đối xứng. Tính đối xứng và đồng nhất của không gian và thời gian làm cho năng lượng, xung lượng, mô men xung lượng được bảo toàn. Do đó, tính đối xứng và bảo toàn liên hệ chặt chẽ – ND*)[/FONT][FONT=Verdana,Arial,Helvetica] Các tính chất đối xứng khác của cơ học lượng tử có liên hệ với sự thay thế của các hạt bằng các phản hạt (gọi là giao hoán điện tích – charge conjugation, kí hiệu là “C”). Trong các trường hợp chuyển đổi phóng xạ mà Lý và Dương nghiên cứu, người ta thấy rằng mặc dù tính chẵn lẻ không được bảo toàn, nhưng vẫn tồn tại một đối xứng trong đó các hạt và phản hạt phá vỡ tính chẵn lẻ theo các cách trái ngược nhau hoàn toàn và do đó toán tử tổ hợp C*P bảo toàn tính đối xứng. Nhưng nguyên lý bảo toàn C*P đó kéo dài không được bao lâu cho đến khi James W. Cronin và Val L. Fitch phát hiện sự phân rã của hạt “meson K” vi phạm nguyên lý trên, mặc dù sự vi phạm đó trong một qui mô rất nhỏ. Cronin và Fitch đưa ra phát hiện này vào năm 1964 và họ cùng nhau nhận giải Nobel năm 1980. Hệ quả của phát hiện trên (bao gồm các câu hỏi về tính đối xứng của các quá trình tự nhiên khi đảo ngược thời gian – gọi là đối xứng T) vẫn được thảo luận cho đến ngày nay và đã chạm đến những nền tảng sâu nhất của vật lý lý thuyết bởi vì đối xứng P*C*T luôn được coi là bảo toàn.[/FONT][FONT=Verdana,Arial,Helvetica] Người ta biết rằng trường điện từ có tính chất gọi là “đối xứng chuẩn” (gauge symmetry), tức là các phương trình trường giữ nguyên dạng ngay cả khi các thế năng điện từ được nhân lên với các hằng số pha cơ học lượng tử nhất định. Người ta không biết tương tác yếu (weak interaction) có tính chất như thế cho đến những năm 1960, khi Sheldon L. Glashow, Abdus Salam, và Steven Weinberg đưa ra lý thuyết thống nhất tương tác yếu và tương tác điện từ. Họ cùng nhau chia giải Nobel năm 1979 về lý thuyết thống nhất này và đặc biệt là tiên đoán của họ về một loại tương tác yếu đặc biệt được điều hòa bởi “dòng neutron – neutron current” đã được thực nghiệm kiểm chứng mới gần đây. Giải Nobel vật lý cuối cùng của thế kỉ 20 được trao cho Gerhardus 't Hooft và Martinus J. G. Veltman. Họ đã tìm ra cách để tái chuẩn hóa lý thuyết “điện-yếu” (electro-weak), và loại bỏ các điểm kì dị trong các tính toán lượng tử (giống như DDHLT đã giải quyết bài toán với tương tác Coulomb). Công trình của họ cho phép tính toán chi tiết đóng góp của tương tác yếu vào tương tác của các hạt nói chung, chứng minh tính hiệu quả của các lý thuyết dựa trên bất biến chuẩn cho tất cả các tương tác vật lý cơ bản.[/FONT]</blockquote>

Tên

Mã xác nhận