Lịch sử vật lí thế kỉ 20 - Phần 19

Những lí thuyết, kĩ thuật và công nghệ mới

Trong khi Einstein đang khảo sát ở tiền tuyến của không thời gian, Rutherford đang khảo sát bên trong nguyên tử, Hess đang bắt giữ tia vũ trụ, và các nhà thiên văn như Slipher và Eddington thì đang định nghĩa lại các giới hạn của vũ trụ, thì những nhà vật lí khác đang khảo sát những tiền tuyến khác.

Phòng thí nghiệm dành cho nghiên cứu nhiệt độ thấp của Heike Kamerlingh Onnes

Phòng thí nghiệm dành cho nghiên cứu nhiệt độ thấp của Heike Kamerlingh Onnes (hàng trước, người chính giữa) ở Leiden, Hà Lan. Trong phòng thí nghiệm này, helium đã được hóa lỏng (1908), và sự siêu dẫn được khám phá (1911). (Ảnh: AIP Emilio Segrè Visual Archives)

Sự siêu dẫn

Chẳng hạn, Heike Kamerlingh Onnes đang nghiên cứu cái xảy ra với vật chất ở những nhiệt độ thấp nhất từng thu được trên Trái đất. Việc hóa lỏng helium là một thành tựu xuất sắc – nó mang lại cho ông giải Nobel Vật lí năm 1913 – nhưng đó chỉ là bước đầu tiên trong nghiên cứu của ông. Năm 1911 là năm đầu tiên các nhà khoa học dìm vật liệu vào trong helium lỏng và đo các tính chất như độ dẫn điện. Dòng điện trong kim loại được ghi nhận là dòng các electron chảy, và các nhà vật lí đang cố gắng tìm hiểu những cấu trúc bên trong của chất rắn ảnh hưởng đến dòng chảy đó. Họ cho rằng dao động nhiệt của các nguyên tử là trở ngại chính đối với dòng điện, và do đó, họ trông đợi điện trở sẽ giảm dần khi họ làm lạnh kim loại về hướng không độ tuyệt đối.

Khi Kamerlingh Onnes làm lạnh một dây thủy ngân mỏng, thì điện trở của nó giảm dần phù hợp với lí thuyết cho đến khi bất ngờ, ở ngay dưới nhiệt độ mà helium trở thành chất lỏng, thủy ngân dường như mất hết điện trở của nó một lượt. Ông nhận thấy ông có thể bắt đầu cho dòng điện chạy trong một vòng dây thủy ngân, làm lạnh nó xuống cái ngày nay gọi là nhiệt độ tới hạn, ngắt bỏ nguồn điện áp, và dòng điện sẽ tiếp tục chạy.

Chừng nào ông giữ cho sợi dây đủ lạnh, thì các electron vẫn tiếp tục chạy, thậm chí hàng giờ, mà không cần pin. Nhưng ngay khi ông cho phép nhiệt độ tăng lên trên nhiệt độ tới hạn, thì dòng điện sẽ dừng lại. Kamerlingh Onnes đã khám phá ra sự siêu dẫn. Ông đã nghiên cứu nhiều kim loại khác nhau và nhận thấy sự siêu dẫn là một hiện tượng phổ biến. Nhiệt độ tới hạn thay đổi từ kim loại này sang kim loại khác, nhưng nó luôn luôn cực kì thấp.

Nổi bật như sự khám phá ra hiện tượng siêu dẫn, không ai có thể phát triển một lí thuyết giải thích hiện tượng đó mãi cho đến khám phá năm 1957 dẫn tới một giải thưởng Nobel. Ba mươi năm sau, sự siêu dẫn một lần nữa lại làm bất ngờ các nhà vật lí. Lần này, các nhà nghiên cứu quan sát thấy hiện tượng ở những nhiệt độ cao bất ngờ (nhưng vẫn lạnh giá) ở họ hàng ceramic. Kết quả thực nghiệm đó đưa đến một giải Nobel khác nữa – và các nhà vật lí vẫn chưa đi tới một lí thuyết hoàn toàn thỏa mãn giải thích nguyên do gây ra siêu dẫn ở những chất liệu đó.

Sự trôi giạt lục địa

Trong một thập niên đầy những khám phá vật lí làm thay đổi thế giới, việc một người đề xuất lí thuyết mới về thế giới đang thay đổi bị phê bình gay gắt – thậm chí nhạo báng. Năm 1915, nhà khí hậu học và địa vật lí người Đức Alfred Wegener (1880–1930) cho xuất bản lần đầu tiên cuốn Nguồn gốc của các lục địa và đại dương, đặt nền tảng cho lí thuyết trôi giạt lục địa. Wegener dựa trên bằng chứng từ bản đồ, địa chất học và cổ sinh vật học. Nhưng vì ông không thể đề xuất một cơ chế cho sự trôi giạt của các lục địa của Trái đất, cho nên những người đề xuất những lí thuyết đang tồn tại đã thắng thế trong những cuộc tranh cãi mang tính chất hàn lâm.

Hàng thập niên sau, sau khi Wegener qua đời, những khám phá về bên trong của Trái đất đã xác nhận những quan niệm của ông, hóa ra nó mang tính cách mạng trong lĩnh vực của ông cũng như tính cách mạng trong các công trình của Einstein, Rutherford, Bohr, và Kamerlingh Onnes.

Lịch sử vật lí thế kỉ 20 - Alfred B. Bortz
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


Tesla vs Edison: những bài học từ cuộc chiến AC/DC
20/08/2018
James McKenzie (Physics World, tháng 8/2018) Trong bài, James McKenzie làm sáng tỏ những điều chúng ta có thể học được từ “cuộc
Phi thuyền Parker của NASA sẽ ‘chạm’ đến Mặt Trời
15/08/2018
NASA vừa phóng một phi thuyền lên nghiên cứu khí quyển Mặt Trời và gió mặt trời. Tàu vũ trụ Parker Solar Probe đã cất cánh
Ngưng tụ Bose-Einstein
07/08/2018
Trong số năm trạng thái mà vật chất có thể tồn tại, có lẽ ngưng tụ Bose-Einstein là trạng thái bí ẩn nhất. Trong khi thể
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 16)
31/07/2018
Các lớp vỏ con electron Theo phương trình đã nêu ở phần trước thì các electron thuộc cùng một lớp vỏ có năng lượng y hệt
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 15)
30/07/2018
Tính các mức năng lượng Khi phân tích quang phổ, các nhà vật lí thường phải tính các mức năng lượng gần đúng của electron
Lỗ đen thật ra có thể là lỗ sâu đục đang va chạm
14/07/2018
Khi hai lỗ sâu đục va chạm nhau, chúng tạo ra những gợn lăn tăn trong không-thời gian lan tỏa ra mọi phía. Theo một nghiên cứu
Phải chăng các nhà thiên văn đã tìm thấy khối lượng mất tích của vũ trụ?
10/07/2018
Vào thập niên 1960, các nhà thiên văn bắt đầu để ý thấy Vũ trụ dường như thiếu mất một phần khối lượng. Giữa các quan
Vì sao một số vết nứt đẩy nhau ra?
22/06/2018
Một nghiên cứu lí thuyết về sự lan truyền vết nứt đem lại một lời giải thích cho sự đẩy nhau mà người ta quan sát thấy

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