Các tấn công vào Thế giới vi mô (suu tầm)

Bài nói chuyện với sinh viên lớp tài năng
PGS.TS Nguyễn Triệu Tú
Bộ môn Vật lý Hạt nhân, Khoa Vật lý
Đại Học KHTN,ĐHQG Hà Nội
Hiểu biết - không phải chỉ là nhu cầu thực tiễn mà còn là niềm vui tinh thần của con người
?Trước mắt con người là một
thế giới muôn hình muôn vẻ.
Con người tự hỏi,thế giới xung
quanh đã hình thành như thế nào và hình thành từ cái gì ?
?Từ lâu, con người đã dự
đoán rằng ,thiên nhiên như
một người thợ kỳ tài,đã dùng
những viên gạch vô cùng
nhỏ bé để tạo nên muôn vật
?Vậy những viên gạch nhỏ bé đó là gì?
2
Ta hãy lấy một ví dụ:Những quả núi hùng vĩ vỡ thành những tảng đá .Tảng đá vỡ thành sỏi.
Thời gian trôi đi ,đá sỏi lại phân thành cát bụi
Nhưng rồi cát bụi sẽ phân thành cái gì ?
3
Liệu có giới hạn nào cho sự phân chia vật chất không ?
Liệu có những vật nhỏ bé đến mức mà thiên nhiên không thể phân chia được nữa không?
Từ ngàyxưa, Epiquya,Demôcrit đã trả lời rằng có những vật nhỏ ở mức như vậy.Tên của chúnglà NguyênTử
Tên đó phản ảnh đặc điểm của chúng: sự không thể phân chia được nữa
Trong thời kỳ khoa học hãy còn phôi thai,ý nghĩ về sự tồn tại của nguyên tử đương nhiên là một dự đoán thiên tài.Nhưng đó chỉ là một dự đoán không được thực nghiệm nào xác nhận .
4
Xung quanh con người có biêt bao nhiêu là vật thể.Trươc hết, phải biêt các vật thể đó liên hệ với nhau như thế nào, rồi sau đó mới đi vào vấn đề chúng cấu tạo ra sao.
Do đó người ta quên các nguyên tử trong một thời gian lâu
Đến đầu thế kỷ thứ 19 người ta mới nhớ lại đén chúng .Nhưng không phải là các nhà vật lý mà là các nhà hoá học
Năm 1815 nhà bác học người Anh là Prut đã tiên đoán sự tồn tại của các hạt rất nhỏ .Chúng không thể bị phá vỡ và cũng không được sinh ra hay bị mất đi khi tham gia vào các phản ứng hoá học khác nhau. Đó là giả thuyết về nguyên tử
5
Năm 1897 Ren ghen phát
minh ra tia X .Đó chính là một dạng sóng điện từ,có bước sóng vào khoảng 10 - 8 cm,tương ứng với tần số rất lớn,chừng 1018 dao động trong một giây.Bắt đầu từ thời kỳ này, ngày càng có nhiều sự kiện thực nghiệm mới về
những hạt vô cùng nhỏ bé
Nhưng nói chung hầu như suốt thế kỷ thứ 19 nguyên tử vẫn là một cái gì bất biến và không thể bị phân chia
6
Ngay trước đó ,năm 1896 nhà bác học người Pháp là Becquerel đã nhận thấy rằng các muối của uranium
phát ra một loại bức xạ có thể làm đen kính ảnh,
xuyên qua giấy và iôn hoá không khí
Năm 1896 Mari và Pier Curie đã phát minh ra hai nguyên tố phóng xạ mới là Poloni và Radi.Những hợp chất của hai nguyên tố này còn phát ra những tia đâm thâu mạnh hơn nhiều so với uranium
7
Dần dần ,người ta hiểu rằng hiện tượng phát ra những tia - mà Mari gọi là hiện tượng phóng xạ-là do sự biến đổi của một nguyên tố hoá học này thành một nguyên tố hoá học khác kèm theo sự phát ra năng lượng
Sự biến đổi này không phải do những nguyên nhân bên ngoài mà do những nguyên nhân bên trong:Do tính không bền của các nguyên tử nặng
Hiện tượng phóng xạ có nghĩa là gì?
8
Thế mà chúng ta biết rằng chính nguyên tử đã nhỏ bé lắm rồi
Hiện tượng đó chứng tỏ rằng
các nguyên tử không phải là
không thể phân chia được
mà nó đã tự phân chia
thành các hạt nhỏ hơn nữa
Đường kính nguyên tử vào khoảng10-8cm,nghĩa là nếu có thể xâu thành chuỗi thì phải cần 100.000.000 nguyên tử mới được một chuỗi dài 1cm
9
Ngay sau khi tìm ra hiện tượng phóng xạ,năm 1897
nhà Vật lý người Anh Thomson đã phát hiện ra điện tử
Khối lượng và điện tích của điện tử vô cùng nhỏ bé:
Me= 9.10 - 28g e = - 1,6.10 - 19 C
Lúc đó điện tử được xem là "nguyên tử điện"nghĩa là những điện tích nhỏ bé nhất không thể phân chia được nữa
10
Sự kiện vẫn dồn dập xảy ra : Ngày 14 tháng chạp năm
1900,khi chỉ còn vài ngày nữa là bước sang thế kỷ 20,
Planck nhà vật lý học người Đức đã trình bày một bản báo cáo nhằm giải quyết cuộc khủng hoảng trong lý thuyết bức xạ nhiệt
Planck đã đưa ra giả thuyết về về sự tồn tại những lượng tử năng lượng
11
Năng lượng cũng có tính chất gián đoạn,cũng phân thành những lượng nhỏ xác định mà Planck gọi là những lượng tử
Lúc đó,ngay chính các nhà bác học cũng chưa thấy hết tầm quan trọng của giả thuyết Planck
12
Năm 1905 dựa trên giả thuyết Planck,nhà bác học Einstein đã nêu ra thuyết lượng tử ánh sáng và giải thích hiện tượng quang điện một cách mỹ mãn
13
Bây giờ ánh sáng cũng là một dòng hạt vô cùng nhỏ bé
Năm 1903 Thompson đưa ra mô hình nguyên tử đầu tiên
Nguyên tử là một khối cầu mang điện dương,trong đó
có các điện tử mang điện âm rải rác
Năm 1911, học trò của Thomson là Rutherford đã chứng minh sự thiếu sót trong mô hình nguyên tử của thầy mình .Ông là người đầu tiên bằng thực nghiệm đã nhìn thấy hạt nhân nguyên tử và chứng minh rằng, nguyên tử phải có một hạt nhân mang điện dương vô cùng bé
14
Đường kính hạt nhân bé hơn đường kính nguyên tử đến
10 vạn lần.Tuy bé hơn nguyên tử hàng trăm ngàn lần như vậy,nhưng 99,95% khối lượng vật chất lại tập trung vào hạt nhân .Hạt nhân nằm ở giữa và các điện tử
quay xung quanh trong phần không gian bao la còn lại của nguyên tử
Tuy vậy ,chỉ vài êlectrôn ở ngoài cùng mới tham gia vào những quá trình có ảnh hưởng đến cấu trúc vật chất và các hiện tượng hàng ngày quanh ta
15
Thế là chúng ta lại biết một hạt nhân còn nhỏ bé hơn nữa .Như vậy, chỉ trong một thời gian không dài,đã xuất hiện những kết quả thực nghiệm chứng tỏ rằng đúng là có tồn tại những đối tượng vật chất với kích thướ, khối lượng và điện tích hết sức nhỏ bé. Đó là đối tượng của thế giới vi mô,thế giới mà ta không thể nhìn thấy được
Đó là mẫu hành tinh nguyên tử
Thế giơí này,khác với thế giới của các vật thông thường mà ta có thể nhận biết được bằng các giác quan?thế giới vĩ mô
16
Một số người nghiên cứu hành vi của các điện tử ở
các trạng thái vật chất khác nhauvà tương tác của
chúng với ánh sáng .Một số khác tiếp tục đi
sâu vào bên trong hạt nhân
Sau phát minh của Rutherford, khoa học tiến theo hai hướng:
Hầu hết tính chất vật lý và hoá học của các nguyên tố là do lớp vỏ điện tử của nguyên tử quy định
17
Do đó vật lý nguyên tử chỉ nghiên cứu tính chất ,cấu trúc và diễn biến của lớp vỏ điện tử và xem hạt nhân như một hạt trọn vẹn không phân chia được,một chất điểm có khối lượngvà điện tích dương
Những nguyên tố không phải là phóng xạ thường có độ bền vững rất cao vì những tác động vật lý và hoá học thông thường chỉ làm thay đổi mối liên kết của các điện tử ở lớp vỏ của nguyên tử, chứ thực tế không có ảnh hưởng gì đến hạt nhân nguyên tử
Tóm lại,Vật lý nguyên tử không nghiên cứu cấu trúc hạt nhân,còn Vật lý hạt nhân thì nghiên cứu cấu trúc hạt nhân
18
Chúng ta đã nói ở trên rằng,khoảng cách thông thường trong những hiện tượng nguyên tử vào cỡ 10-8 cm,còn khoảng cách trong những hiện tượng hạt nhân vào cỡ 10-13cm, nghĩa là nhỏ hơn 10 vạn lần
Từ lớp vỏ điện tử tiến vào hạt nhân là
một bước tiến khổng lồ
Về mặt năng lượng cũng vậy.Năng lượng thường gặp ở lớp vỏ điện tử cỡ vài eV, còn năng lượng thường gặp trong hạt nhân là hàng triệu eV( MeV)
19
Đ ể nghiên cứu thế giới vi mô, phải có những quan niệm và lý thuyết mới.Cơ học lượng tử chính là lý thuyết mới với những quan niệm và phương pháp mới
Rõ ràng là về mặt năng lượng thì khi đi vào hạt nhân túc là đi vào một lĩnh vực hoàn toàn khác
Có thể nói, đó là những quan điểm cách mạng, mang lại những công cụ kỳ diệu trong nghiên cứu cấu trúc vật chất
20
Đó là lý thuyết về những hiện tượng xảy ra trong phạm vi nhỏ bé của phân tử, nguyên tử và hạt nhân.Phạm vi nhỏ bé đó được gọi là "Thế giới vi mô "
Vậy Cơ học lượng tử là gì?
Ba nhiệm vụ cụ thể của Cơ học lượng tử :
21
1/Tìm các giá trị có thể có của các đại lượng vật lý 2/Tính xác suất để một đại lượng vật lý nhận một giá trị nào đó
3/Nghiên cứu sự thay đổi của đối tượng vi mô theo thời gian
Hai khó khăn của Cơ học lượng tử :
22
Khi đã dùng dụng cụ để nghiên cứu đối tượng vi mô thì chính dụng cụ cũng tác động lên đối tượng đó, làm sai lệch đối tượng,và những sai lệch này nhiều khi chúng ta không lường hết được
Giác quan của ta hầu như không nhận biết được gì về các đối tượng này .Chúng ta chỉ có thể nghiên cứu chúng nhờ các dụng cụ. Dụng cụ có nhiệm vụ dịch các hiện tượng vi mô thành ra thứ ngôn ngữ vĩ mô mà ta có thể hiểu được
5 nguyên lý của Cơ học lượng tử :
23
1/Trạng thái của mỗi đối tượng vi mô được mô tả bằng một hàm sóng
2/Bình phương biên độ của hàm sóng tại một điểm tỷ lệ với xác suất tìm thấy hạt tại điểm đó
3/Mỗi đại lượng vật lý tương ứng với một toán tử tuyến tính tự liên hợp
4/Các đại lượng vật lý chia thành những nhóm loại trừ lẫn nhau :Xác định được các đại lượng của nhóm này một cách chính xác ,thì trong khi đó, không thể xác định được các đại lượng của nhóm kia 5/Để tìm được hàm sóng thì phải giải phương trình Schr?dinger
Các đặc điểm của C H L T:
24
2/Hệ thức bất định ?Hằng số Planck có vai trò quan trọng
1/Tính thống kê

3/Bao giờ cũng xuất phát từ cơ học cổ điển
C H L T?Một cuộc cách mạng trong khoa học hiện đại
25
Từ lớp vỏ điện tử đi vào hạt nhân, liệu chúng ta có phải từ bỏ cơ học lượng tử để đi theo một cơ học mới nào nữa không ?
Trên đường đi từ thế giới vĩ mô đến lớp vỏ điện tử chúng ta đã thấy rằng cần phải từ bỏ cơ học cổ điển để theo cơ học lượng tử
Chính vì băn khoăn như vậy nên lúc đầu các nhà Vật lý lý thuyết chần chừ, ngần ngại chưa dám đẩy chiếc xe cơ học lượng tử vào khu rừng hiểm trở của hạt nhân
25
Dần dần đã có những con đường cho chiếc xe cơ học lượng tử đi vào trong lòng hạt nhân nguyên tử và càng đi vào, người ta càng thấy :đúng là cần phải mở rộng và cải biến lý thuyết CHLT theo nhiều phương hướng
Họ chờ các nhà thực nghiệm mở ra một con đường. Nhưng họ đã không phải chờ lâu
Nhưng những tư tưởng cơ bản của CHLTđã được chuyển từ lớp vỏ điện tử vào hạt nhân một cách có kết quả
27
Năng lượng, spin của các hạt cũng bị lượng tử hoá, các hạt trong nhân cũng tuân theo nguyên lý Pauli, trong hạt nhân cũng có hiệu ứng đường ngầm
Chẳng hạn như, vẫn dùng phương trình Schr?dinger để tìm hàm sóng của các hạt trong nhân, từ đó suy ra các đặc trưng khác, vẫn dùng hệ thức bất định để xác định các trị số có thể của động lượng, năng lượng, thời gian sống của các hạt
Với hai hướng nghiên cứu vật lý nguyên tử và vật lý hạt nhân con người đã sử dụng được:
28
Các ngành khoa học khác như hoá học,sinh học,y học địa chất v.v...cũng phát triển mạnh mẽ nhờ những quan điểm và công cụ mới
Năng lượng hạt nhân, chất bán dẫn, siêu dẫn, laze,vi điện tử và công nghệ thông tin ngày nay
29
Ngót một chục nước khác có đủ điều kiện để chế tạo bom nguyên tử trong vòng một năm, nếu cần
Kho vũ khí hạt nhân ở ít nhất 7 nước trên thế giới đủ sức biến thành tro bụi toàn bộ hành tinh của chúng ta
Lý do thứ 1
30
Đây là một công nghệ sạch
và ưu việt,không gây ra
hiệu ứng nhà kính,một cứu
cánh lâu dài cho nạn đói
năng lượng toàn cầu
435 lò phản ứng hạt nhân
đang vận hành ở 31nước
và hiện đang cung cấp
~16? lượng điện năng
tiêu thụ trên toàn thế giới
Lý do thứ 2
Ví dụ về NLHN Hàn quốc
31
32
Tương tác giữa hai điện tích q1 và q2
đặt cách nhau một khoảng r :

được thực hiện qua trường
33
Điện tích thứ nhất gây ra một điện trừơng
Trường này tác dụng một lực f lên điện tích thứ hai và ngược lại
Như vậy tương tác giữa các điện tích là hệ quả của hai tương tác giữa điện tích với trường
34
Trong thế giới vi mô ,trường có cấu tạo gián đoạn ,cũng bị lượng tử hoá .Các lượng tử của trường điện từ được gọi là các phôtôn
Điện tích tạo ra trường, nghĩa là điện tích tạo ra xung quanh nó những phôtôn
35
Tương tác giữa các điện tích xảy ra khi phôtôn do điện tích này phát ra bị điện tích kia hấp thụ,nghĩa là tương tác được thực hiện nhờ có việc trao đổi phôtôn :
Điện tích kia phát ra phôtôn ,điện tích này bắt lấy ,tựa như hai người chơi bóng ,truyền bóng cho nhau
36
Lực điện thực hiện bằng cách trao đổi các
phôtôn.Vậy lực hạt nhân được thực hiện bằng cách trao đổi những hạt nào ?
36
Năm 1935 nhà Vật lý Nhật Yukawa đã đưa ra giả thuyết :Các nuclon tương tác với nhau bằng cách trao đổi cho nhau những hạt mêzôn
Nhà Vật lý Xô-Viêt là Tam đã đưa ra giả
thuyết :Lực hạt nhân cũng là lực trao đổi
36
Thành tựu to lớn của Vật lý : 4 tương tác cơ bản
Tương tác điện từ
Tương tác mạnh hạt nhân
Tương tác yếu
Tương tác hấp dẫn
36
Tương tác điện từ
Tương tác điện từ là tương tác được biết tường tận nhất
Tầm của tương tác rất dài ( vô tận)
Cường độ của tương tác được đo bằng hằng số
? = 1/137
Tương tác điện từ có thể được dùng làm mẫu cho
các tương tác khác .
36
Nguồn gốc tương tác : Điện tích
Điện tích chuyển động ?Từ trường
Điện tích chuyển động có gia tốc ?Điện từ trường

? Phương trình Maxwell
36
Tưong tác mạnh
Năm 1932, Chadwich khám phá ra nơtrôn
Để giữ prôtôn và nơtrôn trong hạt nhan
tương tác mạnh phải :
*Mạnh hơn lực đẩy tĩnh điện * Có tầm tác dụng ngắn
*Không phụ thuộc vào điện tích
36
Cũng vào năm1932,Heisenberg đề nghị:
Đối với tương tác mạnh ,prôtôn,và nơtrôn
là hai trạng thái của một hạt :nuclôn
Khái niệm isospin hay spin đồng vị
36
Cũng vào năm1932,Heisenberg đề nghị:
Đối với tương tác mạnh ,prôtôn,và nơtrôn
là hai trạng thái của một hạt :nuclôn
Khái niệm isospin hay spin đồng vị
38
Tuy vậy ta sẽ chẳng bao giờ "làm chín" được một quả trứng dù ta ngâm nó bao lâu trong hồ nước
Lượng nhiệt mặt trời rót xuống hồ trong một ngày là cực lớn
39
Do lượng nhiệt khổng
lồ mà hồ nước hấp thụ bị pha loãng (phân tán) trong một khối lượng nước cực lớn nên sự tập trung của nó là rất nhỏ
Với cây nến ,câu
chuyện hoàn toàn khác.Dù lượng nhiệt do cây nến tạo ra là rất nhỏ ,
40
nhưng lượng nhiệt đó lại được tập trung trong một khu vực cũng rất nhỏ
(ngọn lửa )và chính nhờ nhiệt được tập trung nên đã làm
tăng nhiệt độ
và làm chín được trứng
41
Quả trứng không được chín lắm ,
nhưng dầu sao cũng là "chín", trong khi sẽ chẳng có gì xảy ra khi đặt nó trong hồ nước

42
Nhiều mảnh kim loại nhỏ bị bắn khỏi lưỡi dao khi nó tiếp xúc với đá mài và bay ra dưới dạng các tia lửa
Các tia lửa này
trong thời gian
rất ngắn có thể có nhiệt độ cao tới 1000oC
43
Với nhiệt độ cao như vậy, tất cả các vật đều phát sáng, không phải vì lượng nhiệt trong chúng ( một tia sáng không đủ nhiệt lượng để làm chín một hạt gạo)
? mà bởi nhiệt chứa
trong chúng được
tập trung
43
44
Tổng lượng tia sáng đập vào lưng con voi lớn hơn nhiều so với một vài tia qua kính lúp của cậu bé TinTin
Nhưng tại sao lượng tia sáng nhỏ này lại làm con voi bị bỏng,trong khi nó không cảm thấy gì về tổng lượng tia sáng kia, mặc dù chúng lớn hơn nhiều ?
TinTin
Câu hỏi:
45
Trả lời :
Bởi vì kính lúp củaTin Tin đã tập trung một lượng nhỏ ánh sáng qua nó vào một một điểm
vô cùng nhỏ trên lưng con voi
Từ phản ứng của con voi ta thấy:
46
Như vậy, chúng ta có thể nhận thấy rằng chính sự tập trung
đóng vai trò quan trọng .Trong cuộc sống hàng ngày, có
nhiều tình huống mà sự tập trung là yếu tố quan trọng hơn số lượng.Chẳng hạn ,xếp 20 người lên một cái bàn nhỏ:
46
Động thái của họ sẽ khác hoàn toàn so với
trường hợp khi phân tán họ trên diện tích 1km2
47
@ Nếu một lượng cực nhỏ năng lượng được
tập trung vào một thể tích hàng triệu tỷ
lần nhỏ hơn một nguyên tử nhỏ nhất ?
48
49
Các ví dụ đã trình bày ở trên nhắc nhở chúng ta rằng, bằng cách tập trung năng lượng vào một thể tích vô cùng nhỏ ,ta có thể trông đợi một cái gì đó thật sự đặc biệt xảy ra :
Năng lượng ? Vật chất
50
Dưới các điều kiện thông thường, năng lượng không đủ tập trung để sản sinh ra các hạt vật chất. Nó cần sự tập trung lớn hơn hàng nghìn triệu lần
Trong bất cứ trường hợp nào, các hạt được sinh ra từ năng lượng là qúa nhỏ, không thể nhìn thấy bằng mắt thường
Hơn nữa, chúng tồn tại không đủ lâu để hợp thành các
đối tượng quan sát được, bởi vì tất cả các hạt này khi được sinh ra, đều rất kém bền vững. Phần lớn chúng đều "bốc hơi "ngay lập tức và trở thành năng lượng
hay bị phân rã và sản sinh ra các hạt khác
51
Các hạt khác, đến lượt mình thường lại tiếp tục biến đổi
thành các hạt mới ...cho đến khi cuối cùng chỉ còn lại các hạt bền vững
Các hạt bền vững này có thể tạo thành vật chất
52
Chất khoáng ,
Rau quả ,
Các sinh vật sống là tổ hợp của các hạt bền vững
Thực tế chỉ cần ba
kiểu hạt bền vững để
tạo nên thế giới sinh
vật đa dạng và các thứ
khác đang tồn tại.Vấn
đề là ở cách thức kết
hợp chúng lại với nhau
Ngay từ khởi đầu của Vũ Trụ, cũng
chính những hạt cơ bản này đã
không ngừng kết hợp và tái kết
hợp để tạo nên các vật thể và sinh
vật sống với vẻ đa dạng vô cùng tận
53
Người ta cho rằng tất cả điều này xảy ra khi một lượng khổng lồ năng lượng bất ngờ chuyển thành vô số tỷ hạt mà sau nhiều thay đổi và biến chuyển
Các hạt tạo nên cơ thể chúng ta thực tế được tạo ra khoảng
15 tỷ năm trước khi Vũ Trụ của chúng ta bắt đầu xuất hiện
cuối cùng được
" bền vững hoá"
tạo nên Vũ Trụ như
chúng ta biết cùng tất
cả những gì nó chứa
54
Nhưng trong phòng thí nghiệm chuyên dụng của CERN, tiến trình này có thể được thực hiện nhân tạo, theo một tỷ lệ vô cùng nhỏ so với thực tế và nhờ vâỵ, có thể nghiên cứu được nó
Chúng ta không biết từ đâu mà có lượng năng lượng khổng lồ này cũng như nó đã bất ngờ được tập trung như thế nào
Bằng cách sử dụng các
thiết bị gia tốc để
va chạm các hạt với
nhau, một hạt có thể nhận
được trong thời gian cực ngắn
sự tập trung năng lượng đủ cao
để tạo ra vật chất
55
Làm thế nào có thể đạt được sự tập trung lớn như vậy của năng lượng chỉ đơn giản bằng cách gia tốc các hạt hay các đối tượng cực nhỏ ?
Phóng một vật với một
tốc độ cực cao tức là truyền cho nó một
động năng cực lớn .
Đó chính là công việc
của các máy gia tốc
Trong máy gia tốc ,các hạt được tăng tốc đến gần tốc
độ ánh sáng .Vì động năng được cung cấp cho một đối
tượng nhỏ như vậy, nó sẽ được tập trung một cách ghê
gớm.Khi một hạt với năng lượng được tập trung như vậy
gặp một hạt khác, năng lượng sẽ được giải phóng
và biến thành vật chất
56
Năng lượng
Vật chất
Trước
Năng lượng


Vật chất

Sau
Sau va chạm, năng lượng được
giải phóng và biến thành vật chất
Năng lượng tích tụ trong
hạt nhờ quá trình
gia tốc được giải phóng
bằng một cú "sốc"
của sự va chạm
Chỉ cần tưởng tượng hình ảnh
người đang rơi từ tầng 8 của
toà nhà, ta sẽ cảm thấy năng
lượng đựơc giải phóng như thế
nào khi anh ta tiếp đất ?
Năng lượng
Vật chất
Trước
Năng lượng


Vật chất

Sau
Đối với hạt cũng hoàn toàn
giống thế :động năng của nó
chỉ được thấy ở thời điểm va chạm
Cho nên,chính xác là
năng lượng này khi
được giải phóng sẽ
biến đổi thành một
số các hạt mới
không tồn tại ở
thời điểm trước đó
Năng lượng
Vật chất
Năng lượng


Vật chất

Hãy lấy một ví dụ đơn giản nghe có vẻ hơi điên dồ
một chút nhưng minh hoạ hoàn hảo điều xảy ra ở đây
Chúng ta sẽ thay các
hạt bằng hai quả dâu.
Chỉ cần tưởng tượng
cho hai quả dâu này
va chạm nhau với một
năng lượng khổng lồ.
Năng lượng được sản sinh ra trong khoảnh khắc sẽ lớn đến
mức, không chỉ các quả dâu khác mà cả táo,lê, chuối,hạt dẻ
và các hoa quả khác sẽ được tạo ra, hay nói cách khác, một
cái gì đó trước va chạm , không tồn tại, sẽ được tạo ra .
57
Dâu
Lê
chuối
Táo
Lê
Trước va chạm
Sau va chạm
Trước khi xảy ra va chạm ,chỉ có một lượng nhỏ vật chất
(hai quả dâu)và nhiều năng luợng (có được nhờ tốc độ chuyển động của các quả dâu)
Sau khi xảy ra va chạm ,một
phần năng lượng này "ngưng
đọng "thành vật chất (các loại
hoa qủa khác nhau).Nhưng vẫn còn lại một chút vì các hoa quả vẫn có một động lượng xác định nào đó
Hỏi
Theo lý thuyết thì hoàn toàn có thể . Nhưng trong thực tiễn thì không vì không thể gia tốc chúng đến năng lượng cao như vậy
Trên thực tế có thể tạo ra các hạt (nếu không phải hoa quả )bằng cách va chạm 2 quả dâu với nhau không?
Đáp
Đó chính là nguyên nhân tại sao
chúng ta phải làm việc với các đối tượng10 ngàn tỷ lần nhỏ hơn.
60
Năng lượng của một hạt ban đầu đến từ cuối bức ảnh đã chuyển thành 18 hạt khác .Bức ảnh này được chụp trong một thiết bị phát hiện gọi là buồng bọt
?
60
Chi tiết một bức ảnh chụp trong một buồng bọt.Các quỹ đạo xoắn là do hiệu ứng của từ trường mà buồng bọt được đặt trong đó
60
Vì prôtôn ,nơtrôn đều do
các hạt quark tạo thành, có
thể nói tất cả các thứ đều
được tạo thành từ quark,
êlectrôn và chân không
(Các nhà vật lý ngày nay)
Mọi thứ đều cấu tạo từ prôtôn, nơtrôn,êlectrôn và chân không.

(Các nhà Vật lý thời kỳ 1935)
Tất cả mọi thứ đều
tạo bởi các hạt nhỏ liti
không nhìn thấy
được và chân không
(Democritus khoảng 400
năm trước công nguyên)
Ngày nay, nhờ có các máy gia tốc,
các thiết bị phát hiện (các đềtectơ) và máy
tính ,chúng ta thấy rằng thực tế
Democritus đã tiến rất gần tới chân lý
Sự va chạm vào các hạt cơ bản không
phá vỡ chúng mà tạo thành các hạt mới
Tình trạng hiện nay trong vật lý hạt cơ
bản cũng giống tình trạng hoá học
trước khi có bảng tuần hoàn Mendeleev.
Những thí nghiệm của CERN không có
liên quan gì tới các nhà máy năng lượng hạt nhân
Các nhà máy năng lượng hạt nhân sản sinh năng lượng từ các chất uranium,plutonim để cung cấp nhiệt và điện ,trong khi đó thì ở CERN, một lượng rất nhỏ năng lượng được tập trung cực độ để tạo ra vật chất
Không nhiều hơn 1 miligram vật chất đã được
sản xuất ra trong 25 năm làm thí nghiệm
Các nhà máy năng lượng hạt nhân tạo ra năng lượng từ vật
chất còn ở CERN thì vật chất được tạo ra từ năng lượng
Sơ đồ phát triển Vật lý hạt nhân từ cuối thế kỷ trước
74
Công thức cho cacbon:Lấy 6 prôtôn
và 7 nơtrôn rồi giữ chúng tiếp xúc
với nhau trong khoảnh khắc để
chúng tạo ra một quả cầu rắn .
Sau đó thả 6 êlectrôn cho chúng
chuyển động quanh nó
Lặp lại thủ tục này với nitơ.Lần
này lấy 7 prôtôn,7 hoặc 8 nơtrôn
và 7 êlectrôn.Tương tự
để tạo các nguyên tử ôxy sẽ cần
8 prôtôn,8 đến 10 nơtrônvà 8 êlectrôn
Sau đó cần tạo ra các nguyên tử canxi
và photpho cho các xương,sắt cho
hamoglobin của máu và vv...
Tất cả chỉ đòi hỏi những tổ hợp khác nhau của các prôtôn,nơtrôn
và êlectrôn
Lắp ráp các nguyên tử thành phân tử .
Với nước sẽ cần 2 nguyên
tử hiđrô và 1 nguyên tử oxy
Xây dựng vài chục nghìn triệu
tế bào sống bằng các phân tử
Cuối cùng, lắp ráp thành một con bò
Thank you very much for attention