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
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Chụp ảnh ma bằng electron tương đối
23/09/2018
Chụp ảnh ma quang học là một công cụ hữu ích có thể phân giải không gian các đặc trưng của một mẫu vật, chỉ sử dụng
Nguyên tử đang phân huỷ chịu một lực ma sát nhỏ
23/09/2018
Một nguyên tử kích thích phân huỷ trong chân không chịu một lực rất giống với lực ma sát, đó là kết luận của các nhà
Martin Ryle: Nhà tương lai học năng lượng (Phần 2)
23/09/2018
Tình trạng xung đột Trong nội bộ nhóm nghiên cứu thiên văn vô tuyến của ông tại Cambridge, Ryle đã truyền cảm hứng lớn về
Martin Ryle: Nhà tương lai học năng lượng (Phần 1)
21/09/2018
Sinh vào tháng 9 cách nay 100 năm, Martin Ryle không chỉ là một nhà thiên văn học giành giải Nobel. Alan Cottey đưa ra một cái nhìn
Không gian là gì? (Phần 4)
20/09/2018
Hình dạng của không gian Độ cong không gian không phải thứ duy nhất chúng ta nghi vấn sâu sắc khi nghĩ tới bản chất của không
Không gian là gì? (Phần 3)
14/09/2018
Chuyện nghe khó tin quá. Bạn chắc chứ? Thật là khùng điên khi nghe nói không gian là một thứ gì đó chứ không phải khoảng
Không gian là gì? (Phần 2)
08/09/2018
Quan niệm nào là đúng? Quan niệm nào về không gian trong số này là đúng? Phải chăng không gian tựa như một khoảng trống vô
Không gian là gì? (Phần 1)
06/09/2018
Không gian là gì?Và vì sao nó chiếm nhiều chỗ như thế? Mấy chương đầu quyển sách này đã bàn về những bí ẩn của vật

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