Thế giới lượng tử kì bí: Hiệu ứng Aharonov-Bohm

Đây là một thí dụ đẹp của sự vô lí lượng tử. Lấy một nam châm hình vành khăn và bọc một tấm chắn kim loại xung quanh rìa bên trong của nó sao cho không có từ trường nào có thể rò rỉ qua lỗ trống ở giữa. Rồi bắn một electron vào lỗ trống đó.

Không có từ trường nào trong lỗ, nên electron sẽ hoạt động như thể không có từ trường, đúng hay không? Sai. Sóng đi cùng với chuyển động của electron chịu một sự run lắc như thể có cái gì ở đó ở trong.

alt

Bắt đầu với một nam châm hình vành khăn...

Werner Ehrenberg và Raymond Siday là những người đầu tiên lưu ý đến hành vi này ẩn nấp trong phương trình Schrödinger. Đó là vào năm 1949, nhưng kết quả của họ vẫn không được ai chú ý tới. Mười năm sau, Yakir Aharonov và David Bohm, làm việc tại trường đại học Bristol ở Anh, đã phát hiện lại hiệu ứng trên và vì một số nguyên do nào đó, tên tuổi của họ đã gây sự chú ý.

Vậy thì cái gì đang diễn ra? Hiệu ứng Aharonov-Bohm là bằng chứng cho thấy có nhiều điện trường và từ trường hơn người ta vẫn nghĩ. Bạn không thể tính được cỡ của hiệu ứng trên một hạt bằng cách chỉ xét các tính chất của điện trường và từ trường nơi hạt ở đó. Bạn còn phải tính đến các tính chất nơi nó không có ở đó.

Nhằm tìm lời giải đáp, các nhà vật lí quyết định khảo sát một tính chất của từ trường gọi là thế vec-tơ. Trong một thời gian dài, các thế vec-tơ chỉ được xem là những công cụ toán học thuận tiện – một dạng thể hiện nhanh cho các tính chất điện và từ không có bất kì tầm quan trọng thực tiễn nào. Nhưng hóa ra chúng mô tả cái gì đó thật sự rất thực tế.

Hiệu ứng Aharonov-Bohm chứng tỏ rằng thế vec-tơ làm cho một trường điện từ lớn hơn tổng các thành phần của nó. Ngay cả khi trường không có mặt ở đó, thì thế vec-tơ vẫn tác dụng một ảnh hưởng nào đó. Ảnh hưởng đó được nhìn thấy rõ ràng lần đầu tiên vào năm 1986 khi Akira Tonomura và các đồng nghiệp tại phòng thí nghiệm Hitachi ở Tokyo, Nhật Bản, đo được một chuyển động run lắc electron hết sức ma quái (Physical Review Letters, vol 48, tr. 1443).

Mặc dù khác xa với những hiện tượng hàng ngày, nhưng hiệu ứng Aharonov-Bohm có thể có những ứng dụng trong thế giới thực – trong các bộ cảm biến từ, chẳng hạn, hoặc những tụ điện nhạy trường và những bộ đệm lưu trữ dữ liệu cho các máy tính xử lí ánh sáng.

Theo New Scientist

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


Thêm một cột mốc mới về siêu dẫn nhiệt độ cao
17/02/2019
Các nhà vật lí Đức cho biết họ vừa đạt tới một cột mốc siêu dẫn mới. Theo bài báo của họ, họ đã thu được dòng
Bảng tuần hoàn hóa học tròn 150 tuổi (Phần 2)
17/02/2019
Thách thức phía trước Như vậy, bảng tuần hoàn của Mendeleev là lần đầu tiên một sơ đồ phân loại hóa học được sử
Bảng tuần hoàn hóa học tròn 150 tuổi (Phần 1)
17/02/2019
Có hàng nghìn phiên bản khác nhau của bảng tuần hoàn đã được người ta sáng tạo ra kể từ khi Dmitri Mendeleev phác họa nó
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 13)
13/02/2019
Thuật giả kim Các triết gia Hi Lạp ít hứng thú với các vấn đề thực tiễn, thế nhưng một nhánh kĩ thuật hóa học đã ra
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 12)
13/02/2019
Thuyết nguyên tử Triết gia Hi Lạp Leucippus có lẽ là người đầu tiên nêu ra ý tưởng rằng thế giới được làm bằng những
[Ebook] Giải đáp nhanh những câu hỏi lớn - Stephen Hawking
31/01/2019
Giải đáp nhanh những câu hỏi lớn là quyển sách cuối cùng của nhà vật lí danh tiếng Stephen Hawking. Quyển sách là bộ sưu tập
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 26)
31/01/2019
VẤN ĐỀ KINH ĐỘ Gilbert đã dựng nên khán đài khoa học khi chỉ ra rằng có hai hướng bắc: hướng bắc đúng và hướng bắc
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 25)
31/01/2019
WILLIAM GILBERT La bàn là dụng cụ dẫn đường chủ yếu của các nhà hàng hải. Thông thường, kim la bàn chỉ về hướng bắc, ngay

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