Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 39)

Phương trình Klein-Gordon

Một trong những quy tắc vàng của thuyết tương đối hẹp là không gì có thể chuyển động nhanh hơn ánh sáng – không vật thể vật chất nào, hay dù là thông tin. Bất chấp mọi sự kì lạ trong vật lí lượng tử, đây là một quy tắc không thể phá vỡ, và nó là một trong những phép kiểm tra quan trọng nhất mà thuyết lượng tử tương đối tính phải đối mặt.

Phương trình Schrödinger không có tính tương đối – nó xét các “gói sóng” (các nhóm hàm sóng chồng chất thuộc về một hạt) là các sóng dừng với vận tốc không đáng kể. Bản thân Schrödinger từng phát triển một phiên bản tương đối tính của phương trình, nhưng ông thấy nó không chính xác vì nó không sát nhập spin. Sau đó, vô số nhà vật lí, bao gồm Oskar Klein người Thụy Điển và Walter Gordon người Đức, đã xét lại phiên bản tương đối tính và chỉ ra cách sử dụng nó để mô tả chuyển động tương đối của các hạt có spin zero, ví dụ boson Higgs. May thay, phương trình Klein-Gordon, như sau này nó được gọi, cho thấy các gói sóng không chuyển động nhanh hơn ánh sáng, bảo toàn được giới hạn tốc độ vũ trụ.

Phương trình Klein-Gordon

Phương trình Dirac

Trong khi phương trình Klein-Gordon vận hành với trường hợp rất đặc biệt của các hạt có spin zero, thì người ta cần một phương trình thích ứng hơn nhiều nữa để xử lí các hiệu ứng lượng tử trên ngưỡng rộng các hạt ở các tốc độ tương đối tính.

Chính thiên tài nhút nhát người Anh Paul Dirac đã giải quyết được vấn đề này vào năm 1928. Biến thể phương trình sóng của ông vận hành với mọi hạt có spin ½, nghĩa là, không giống phương trình Klein-Gordon, nó có thể được dùng để mô tả các mức năng lượng của nguyên tử hydroge tương đối tính. Tuy nhiên, như với phương trình Klein-Gordon, một số nghiệm của phương trình Dirac có vẻ như đề xuất những hạt có năng lượng âm – một điều phi lí trong thế giới hằng ngày hoặc thậm chí trong bức tranh lượng tử của chúng ta về thực tại.

May thay, Dirac sớm đi tới một lí thuyết giải thích được kết quả có vẻ phi lí này. Các nghiệm đó không phải là các hạt, theo nghĩa đen, với năng lượng âm. Thay vậy, chúng tiêu biểu cho một thứ hoàn toàn khác: đó là phản vật chất.

Phương trình Dirac

Vật lí Lượng tử Tốc hành | Gemma Lavender
Bản dịch của TVVL
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 90)
25/05/2020
Đồng hồ tròn năm 1841 Những đồng hồ đầu tiên không có kim phút. Kim phút chỉ trở nên quan trọng cùng với sự phát triển
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 89)
25/05/2020
Định luật Joule về sự tỏa nhiệt do dòng điện 1840 James Prescott Joule (1818-1889)   Các bác sĩ phẫu thuật thường ăn
Câu chuyện phát minh laser: Và thế là có ánh sáng!
22/05/2020
Kỉ niệm 60 năm laser ra đời. Bài của Pauline Rigby trên tạp chí Physics World, số tháng 5/2020. Cuộc đua chế tạo laser đã khởi
Tìm hiểu nhanh về Vật chất (Phần 9-Hết)
21/05/2020
Chương 9 Vật chất tối và năng lượng tối Khi chúng ta nhìn vào không gian sâu thẳm với kính thiên văn của mình, chúng ta nhìn
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 100-Hết)
19/05/2020
Oganesson Việc tạo ra các nguyên tố siêu nặng mới là một bài tập thực hành trong việc theo đuổi bóng ma nguyên tử. Những
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 99)
19/05/2020
Moscovium Món chén Thánh của nghiên cứu nguyên tố siêu nặng là định vị cái gọi là các hòn đảo ổn định. Đây là những
Galileo và bản chất của khoa học vật lí
13/05/2020
3.1 Giới thiệu Có ba câu chuyện được kể lại. Chuyện thứ nhất kể Galileo là một nhà triết học tự nhiên. Không giống
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 50)
12/05/2020
15. NHỮNG CHỈ TRÍCH ĐANG QUY KẾT Năm 2000, một cuộc tranh cãi dữ dội nổ ra trong cộng đồng khoa học. Một trong những người

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com