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
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


M106: Thiên hà xoắn ốc có tâm khác thường
21/07/2019
Điều gì đang xảy ra tại tâm của thiên hà xoắn ốc M106? Là một đĩa sao và chất khí xoáy tít, diện mạo của M106 nổi bật
5 lí do nên thám hiểm các tiểu hành tinh
21/07/2019
Chính vào hôm Trái Đất sống sót sau một vụ va chạm suýt xảy ra với tiểu hành tinh 367943 Duende, các máy quay ở Nga đã bất
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 64)
21/07/2019
Lực hấp dẫn lượng tử Lực hấp dẫn là lực duy nhất chưa dung hòa được với cơ học lượng tử. Thuyết tương đối rộng
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 63)
21/07/2019
Điện động lực học lượng tử Điện động lực học lượng tử (QED – quantum electrodynamics) là lí thuyết trường mô tả
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 32)
21/07/2019
Khám phá vành sao Thổ 1610 Galileo Galilei (1564–1642), Giovanni Domenico Cassini (1625–1712), Christiaan Huygens (1629–1695) “Các vành sao
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 31)
21/07/2019
Các định luật Kepler về chuyển động hành tinh 1609 Johannes Kepler (1571–1630) “Mặc dù Kepler ngày nay chủ yếu được nhớ
Sai lệch 9 phần trăm
10/07/2019
Một sai lệch giữa các phép đo về hằng số Hubble khiến các nhà khoa học phát vấn liệu có điều gì đó không đúng trong hiểu
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 44)
10/07/2019
Chương 12 HÊ, NHÌN ĐI… NÓ BAY KÌA! Khí động lực học và những máy bay đầu tiên Không bao lâu sau khi những máy bay đầu tiên

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