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


Khi dòng điện tác dụng lên nam châm
08/06/2022
Khả năng khai thác lượng điện năng có vẻ vô tận là một trong những nền tảng của thế giới hiện đại. Công nghệ ấy
Nhận thức lịch sử về nam châm
28/05/2022
Vào năm 1600, một bác sĩ người Anh cho biết ngoài trọng lực, Trái Đất còn tác dụng những lực khác khi ông chỉ ra rằng hành
Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020

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

Đọc nhiều trong tháng



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