Đang tải... (xem toàn văn)
Cuối thế kỷ XIX, vật lý học cổ điển dựa trên cơ sở cơ học Newton và lý thuyết điện tử Maxwell là một hệ thống lý thuyết hoàn chỉnh cho kết quả phù hợp với thực nghiệm đối với hầu hết các hiện tượng vật lý.
BÀI BÀI THẢO THẢO LUẬN LUẬN SỰ RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CƠ HỌC LƯỢNG TỬ Nhóm 8-Lý A K45 Nhóm 8: Trần Thị Hương Nơng Đình Đơn Lãnh Thị Vân Sạch V Trường Vũ Thị Mỵ Vũ V Hùng Hà Kiều Miên 10 Vũ V Mạnh Đinh Thị Yên 11 Nơng Q Dũng Nùng T Thượng Nhóm 8- Lý A k45 Các nội dung chính: Cơ học lượng tử Lí & đời CHLT Sự phát triển CHLT Nhóm 8- Lý A K45 Vai Trị, ứng dụng CHLT Lịch sử CHLT: Từ năm 1900, Planck phát tượng gián đoạn trình quang học, điều chưa biết đến VL cổ điển Chỉ vài năm sau, Einstein diễn tả xác tượng giả thuyết ông lượng tử ánh sáng Sự khơng thể hịa hợp lý thuyết Maxwell với giả thuyết buộc nhà nghiên cứu đến KL: tượng xạ hiểu việc dứt khốt từ bỏ trực quan hóa chúng Được tìm Planck, nối tiếp Einstein Debye, lý thuyết lượng tử tiếp tục tiến thêm bước diễn tả cách hệ thống định đề Bohr Các định đề này, với điều kiện lượng tử Bohr-Sommerfeld dẫn đến diễn giải định lượng tính chất hóa học quang học nguyên tử Các định đề Bohr đối lập cách không khoan nhượng với học cổ điển, nhiên, theo kết định lượng, chúng lại vơ cần thiết cho việc tìm hiểu tính chất nguyên tử Vật lý cổ điển dường trường hợp giới hạn trực quan hóa lĩnh vực vật lý vi mô khơng thể trực quan hóa Sự trực quan hóa mà tốt số Planck-đặc trưng vật lý lượng tử bị triệt tiêu Sự tiếp cận dẫn đến ngun lý tương ứng Bohr, nguyên lý chuyển số đáng kể kết luận xây dựng học cổ điển sang học lượng tử Nhóm 8- Lý A K45 Tiến trình lịch sử: Năm 1899, Beccoren (1852-1908) phát minh tượng phóng xạ, sau ngta xác định rằng: tia phóng xạ tia β chùm electron tia α chùm hạt nặng mạng điện tích + Như vậy, nguyên tử phần nhỏ nhất, phân chia vật chất, phải hạt nhỏ tạo thành Năm 1903- 1904, mẫu nguyên tử đề xuất: • Mẫu J Tomxon cầu nhỏ mang điện tích +, bên có e nằm rải rác chỗ • Mẫu Nagca gồm hạt nhân mang điện tích riêng e quay quanh hạt nhân đường trịn Nhóm 8- Lý A K45 Năm 1909-1911, Rodopho (1871-1937), khảo sát tán xạ hạt α vật liệu mỏng, nhận thấy chúng chịu tác dụng đẩy lực xuất phát từ tâm lực nhỏ mang điện tích + Mẫu ngun tử Rodopho khơng giải thích e ngun tử khơng liên tục xạ, liên tục lượng rơi vào hạt nhân, phù hợp với lí thuyết Macxell, khơng giải thích phân bố vạch phổ ngun tử, phân bố chứng tỏ rằng: xạ nguyên tử phải có tính gián đoạn Nhóm 8- Lý A K45 Năm • 1913, Bohr (1885-1962) đề xuất mẫu cách lấy mẫu Rodopho bổ sung thêm số giả thuyết dựa thuyết lượng tử Planck Theo mẫu Bohr, e nguyên tử chuyển động quỹ đạo bền, hình trịn, quỹ đạo ứng với giá trị lượng xác định Khi chuyển động quỹ đạo, e nằm trạng thái dừng, không xạ hấp thụ lượng tuân theo ĐL chuyển động cổ điển.Khi e nhảy từ quỹ đạo dừng sang quỹ đạo dừng khác xạ hấp thụ lượng hf xác định hiệu lượng quỹ đạo hf= Em – En Mẫu Bohn thành công áp dụng cho nguyên tử H giải thích phổ ngun tử H Nhưng khơng giải thích ngun tử nhiều e 1 số mẫu nguyên tử: • Năm 1915, để giải thích hiệu ứng Ziman ( tách vạch phổ từ trường), Xommecphen phát triển thêm lí thuyết Bo, ơng gắn cho quỹ đạo e lượng tử số n, n=1, 2, 3… Các CT tính khoảng cách quỹ đạo tới hạt nhân, lượng e quỹ đạo chứa n Do đó, lượng e khoảng cách tới hạt nhân có giá trị gián đoạn hay ’’ lượng tử hóa “ Trên quỹ dạo e lại nằm trạng thái khác Ông đưa thêm lượng tử số l để xác định hình dạng quỹ đạo e, lượng tử số m để xác định định hướng quỹ đạo khơng gian Tìm phép lượng tử hóa khơng gian, giải thích hiệu ứng Ziman bình thường ( vạch phổ bị tách thành vạch), khơng giải thích đươc hiệu ứng Ziman dị thường ( vạch phổ bị tách thành nhiều vạch hơn) Nhóm 8- Lý A K45 Năm 1925, Paoli để đặc trưng cho trạng thái e nguyên tử lượng tử số n,m,l chưa đủ Ơng đưa thêm lượng tử số s spin, đặc trưng cho quay e quanh trục ông phát biểu phép cấm Paoli: Trong nguyên tử khơng thể có e trạng thái với lượng tử số Từ giải thích trường hợp hiệu ứng Ziman Tuy nhiên, sau này, từ lí thuyết tới thực nghiệm cho thấy khơng có KN quỹ đạo e nguyên tử e hịn bi quay trịn Mơ hình Bohr, Xommecphen Paoli “ giàn giáo ” giống mơ hình ete Maxwell trước đây, dỡ bỏ “ giàn giáo” “ tịa nhà ” lộ PT để tính tốn, lượng tử số số để đánh dấu trạng thái gián đoạn e Nhóm 8- Lý A K45 Các lý thuyết trên, thành cơng giải thích số thí nghiệm bị giới hạn tính tượng luận: chúng không chứng minh cách chặt chẽ tính lượng tử Tất lý thuyết gọi lý thuyết lượng tử cổ điển Thuật ngữ "vật lý lượng tử" lần dùng Vũ trụ Planck ánh sáng vật lý đại Johnston Cơ học lượng tử đại đời năm 1925, Heisenberg phát triển học ma trận Schrödinger sáng tạo học sóng phương trình Schrưdinger Sau đó, Schrưdinger chứng minh hai cách tiếp cận tương đương Điều chứng tỏ rằng: hạt vi mơ có lưỡng tính sóng hạt Sự phát triển học lượng tử Heisenberg đưa nguyên lý bất định vào năm 1927 giải thích Copenhagen hình thành vào thời gian Bắt đầu vào năm 1927, Paul Dirac thống lý thuyết tương đối hẹp với học lượng tử Ông người tiên phong sử dụng lý thuyết tốn tử, có ký hiệu Bra-ket hiệu tính tốn mơ tả sách tiếng ông xuất năm 1930 Cũng vào khoảng thời gian John von Neumann đưa sở toán học chặt chẽ cho học lượng tử lý thuyết tốn tử tuyến tính khơng gian Hilbert Nó trình bày sách tiếng ông xuất năm 1932 Các lý thuyết với nghiên cứu khác từ thời kỳ hình thành đứng vững ngày sử dụng rộng rãi Đầu năm 1927, cố gắng nhằm áp dụng học lượng tử vào lĩnh vực khác hạt đơn lẻ dẫn đến đời lý thuyết trường lượng tử Những người đầu lĩnh vực Paul Dirac, Wolfgang Pauli, Victor Weisskopf, Pascaul Jordan Lĩnh vực cực thịnh lý thuyết điện động lực học lượng tử Richard Feynman, Freeman Dyson, Julian Schwinger, Sin-Itiro Tomonaga phát triển cvào năm 1940 Điện động lực học lượng tử lý thuyết lượng tử điện tử, phản điện tử, điện từ trường đóng vai trị quan trọng lý thuyết trường lượng tử sau Hugh Everett đưa giải thích đa giới vào năm 1956 Lý thuyết sắc động học lượng tử hình thành vào đầu năm 1960 Lý thuyết Politzer, Gross Wilzcek đưa vào năm 1975 Dựa cơng trình tiên phong Schwinger, Peter Higgs, Goldstone người khác, Sheldon Lee Glashow, Steven Weinberg Abdus Salam độc lập với chứng minh lực tương tác yếu sắc động học lượng tử kết hợp thành lực điện yếu Feynman sơ đồ của gluon bức xạ trong sắc động học lượng tử Ứng dụng học lượng tử CHL đạt thành công vang dội việc giải thích nhiều đặc điểm giới Tất tính chất riêng biệt hạt vi mô tạo nên tất dạng vật chất điện tử, proton, neutron, mô tả học lượng tử CHLT cịn quan trọng việc tìm hiểu ngun tử riêng biệt kết hợp với để tạo nên chất Việc áp dụng CHLT vào hóa học gọi hóa học lượng tử CHL T phép nhìn sâu vào q trình liên kết hóa học việc cho biết phân tử trạng thái có lợi lượng so với trạng thái thái mà chúng khác Phần lớn tính tốn thực hóa học tính tốn dựa CHLT Rất nhiều công nghệ đại sử dụng thiết bị có kích thước mà hiệu ứng lượng tử quan trọng Ví dụ laser, transistor, hiển vi điện tử, ảnh cộng hưởng từ hạt nhân Nghiên cứu chất bán dẫn dẫn đến việc phát minh đi-ốt transistor, linh kiện điện tử thiếu xạ hội đại Các nhà nghiên cứu tìm kiếm phương pháp để can thiệp vào trạng thái lượng tử Một cố gắng mật mã lượng tử cho phép truyền thông tin cách an tồn Mục đích xa phát triển máy tính lượng tử, thực tính tốn nhanh máy tính nhiều lần Một lĩnh vực khác di chuyển lượng tử cho phép truyền trạng thái lượng tử đến khoảng cách Thiên nhiên vận dụng CHLT hiệu Bằng chứng phát sinh từ nghiên cứu cách thức lượng truyền phân tử khai thác ánh sáng trình quang hợp Hi vọng kết hợp lượng tử dùng để sản xuất pin mặt trời hiệu Cơng trình làm thay đổi cách thức suy nghĩ quang hợp điện toán lượng tử, Engel nói “Nó kết lớn” Máy tính lượng tử - giấc mơ thành thật ? Một doanh nghiệp nhỏ Canada cho biết họ chế tạo máy tính lượng tử mang tính thương mại TG Mặc dù nhà KH xây dựng nguyên mẫu cho cỗ máy, họ phải chờ thêm thập kỉ xây dựng máy tính lượng tử hữu dụng, khó thao tác với hệ lượng tử tinh vi mà không làm phá hủy chúng lúc hoạt động Máy tính lượng tử kỷ 21 xử lý thông tin nhanh chưa thấy Nguyên tắc hoạt động máy tính lượng tử tương lai hoàn toàn khác Cuộc chạy đua lĩnh vực diễn mạnh mẽ toàn giới PIN QUANG ĐIỆN: Món q thứ mà đặc tính dạng số CHLT tặng thiên nhiên tính bền Món q dạng số thứ hai tính đếm Món q dạng số thứ ba mà CHLT tặng cho thiên nhiên thơng tin Món q thứ tư từ CHLT việc xử lý thơng tin Món q thứ năm cuối mà CHLT tặng cho thiên nhiên, khơng phải lúc xem q: tính ngẫu nhiên (Khác với học cổ điển, học lượng tử chứa đựng bất định cố hữu; tình thích hợp, chuyển hóa cách tối giản thành một hành xử ngẫu nhiên khơng thể rút gọn Chính chất ngẫu nhiên này bị Einstein chỉ trích khi ơng tun bố "Thượng đế khơng chơi trị xí ngầu" Thật ra, Einstein đã sai lầm: Thượng đế có chơi trị xí ngầu, và may mắn thay, Ngài chơi giỏi Tính ngẫu nhiên thực kẻ thù trật tự - là tính chất mà Einstein trích Tuy nhiên, tính ngẫu nhiên nguồn cội của sự biến đổi. Và Darwin dạy chúng ta: “sự sống không biến đổi sẽ khơng cịn sống” Kết luận: Cho đến hôm nhà vật lý dự báo tương lai lồi người tương lai CƠ HỌC LƯỢNG TỬ Tuy tranh luận chưa kết thúc học lượng tử trở thành công cụ đắc lực,một sở thiếu việc nghiên cứu giới vi mô ... động lực học lượng tử Richard Feynman, Freeman Dyson, Julian Schwinger, Sin-Itiro Tomonaga phát triển cvào năm 1940 Điện động lực học lượng tử lý thuyết lượng tử điện tử, phản điện tử, điện từ... lực tương tác yếu sắc động học lượng tử kết hợp thành lực điện yếu Feynman sơ đồ của gluon bức xạ trong sắc động học lượng tử Ứng dụng học lượng tử CHL đạt thành cơng vang dội việc giải thích... vật lý lượng tử bị triệt tiêu Sự tiếp cận dẫn đến nguyên lý tương ứng Bohr, nguyên lý chuyển số đáng kể kết luận xây dựng học cổ điển sang học lượng tử Nhóm 8- Lý A K45 Tiến trình lịch sử: Năm
