Các ứng dụng cơ lượng tử
Mặc dù hành trạng kì lạ của các hạt trong thế giới lượng tử trông như xa vời với sự trải nghiệm hằng ngày, song điều này không có nghĩa là vật lí lượng tử là một lĩnh vực yêu thích của riêng các nhà vật lí lí thuyết. Thật vậy, sự thật là trên hết: vật lí lượng tử là một khoa học thực hành đã tích hợp nó vào vô số bộ mặt của cuộc sống ngày-qua-ngày của chúng ta. Nó ẩn náu ở mọi nơi, từ đồ điện tử của chúng ta cho đến các hệ thống viễn thông của chúng ta, từ chiếc điện thoại thông minh của chúng ta cho đến những mặt hàng thông dụng trong siêu thị.
Một số công nghệ khai thác có chủ các hiệu ứng cơ lượng tử, trong khi những công nghệ khác đã được phát minh và áp dụng từ lâu trước khi lí thuyết cơ sở của chúng được hiểu biết đầy đủ. Không có vật lí lượng tử, phần nhiều công nghệ mà chúng ta chào đón trong thế giới hiện đại sẽ không tồn tại. Khoa học lượng tử còn hoạt động ở những vật sống, là cơ sở của nhiều quá trình hóa học thiết yếu cho sự sống. Có lẽ nó còn là cơ sở cho ý thức của chúng ta.
Laser
Hiện diện khắp nơi trong công nghệ hiện đại, laser là những chùm sáng mạnh có các tính chất độc đáo của chúng nhờ thực tế rằng mọi photon của chúng đều ‘kết hợp’. Điều này có nghĩa là đỉnh và hõm sóng của chúng khóa đồng bộ với nhau, cho phép chúng tạo ra những chùm sáng mạnh, tập trung sít sao.
Từ laser là viết tắt của ‘light amplification by stimulated emission of radiation’ (sự khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ cảm ứng). Nó dựa trên một chất liệu gọi là môi trường phát laser, ở hình thức một tinh thể hoặc một chất khí. Khi các electron trong các nguyên tử môi trường bị kích thích bởi điện trường hoặc ánh sáng cường độ mạnh, chúng nhảy lên một mức năng lượng cao. Thông thường, chúng sẽ phát ra các photon có bước sóng y hệt nhau một cách ngẫu nhiên khi chúng tự nhiên rơi xuống trạng thái cơ bản. Tuy nhiên, ở đây ‘hộp cộng hưởng’ laser bao xung quanh bắt giữ các photon này, làm chúng phản xạ tới lui trong môi trường. Mỗi lần khi các photon tương tác với các electron, chúng kích thích sự phát xạ cảm ứng, buộc electron giải phóng một photon khác có bước sóng y hệt như photon ban đầu và làm khuếch đại chùm tia tổng thể.
Vật lí Lượng tử Tốc hành | Gemma Lavender
Bản dịch của Thuvienvatly.com
Phần tiếp theo >>
