Định tuổi bằng phóng xạ
Là một ứng dụng tài tình của hiện tượng lượng tử phóng xạ, phép định tuổi bằng phóng xạ sử dụng sự phân rã theo xác suất của các nguyên tử phóng xạ để xác định tuổi của mọi thứ từ đất đá cho đến vật chất hữu cơ. Phương pháp nổi tiếng nhất là định tuổi carbon được các nhà khảo cổ sử dụng rộng rãi. Là một dạng phóng xạ của carbon, carbon-14 liên tục được tạo ra trong khí quyển Trái Đất khi các hạt đến từ không gian bên ngoài va chạm với các nguyên tử nitrogen. Mọi vật sống đều có chứa một lượng nhỏ carbon phóng xạ liên tục được hấp thu vào và thải trở ra môi trường.
Tuy nhiên, một khi sinh vật chết đi, sự trao đổi này dừng lại, và quá trình lượng tử phóng xạ chiếm ưu thế. Carbon-14 có chu kì bán rã 5.730 năm, nghĩa là nó cần ngần ấy năm để một nửa số nguyên tử của nó trong một mẫu phân rã. Do đó, các nhà khoa học có thể đo hàm lượng carbon-14 còn lại và tính ngược để tìm tuổi của mẫu vật. Chu kì bán rã của carbon-14 tương đối ngắn, thành ra phương pháp định tuổi carbon chỉ giới hạn đến 50.000 năm, song người ta có thể sử dụng các kĩ thuật tương tự để định tuổi các mẫu đá lên tới hàng tỉ năm tuổi.
Chấm lượng tử
Chấm lượng tử là những miếng bán dẫn tí hon (thường làm bằng silicon hoặc germanium) có kích cỡ chỉ bằng vài tá nguyên tử. Các nguyên tử trong chấm ở gần nhau đến mức các electron của chúng ảnh hưởng lên nhau. Tuy nhiên, vì nguyên lí loại trừ Pauli cấm chúng có chung trạng thái lượng tử, nên một sắp xếp mới ra đời, tạo ra các mức năng lượng mới xung quanh chấm, hơi giống với các orbital electron xung quanh một đơn nguyên tử. Bởi lí do này nên các chấm lượng tử thỉnh thoảng được gọi là “nguyên tử nhân tạo”.
Giống như trong một nguyên tử riêng lẻ, các electron trong chấm có thể hấp thụ photon, nhảy lên một mức năng lượng cao rồi sau đó phát ra photon khi chúng rơi trở xuống, làm cho chấm phát sáng. Kích cỡ của chấm khống chế màu sắc mà nó phát ra: chấm càng lớn thì các mức năng lượng càng sít nhau, nên năng lượng của photon thấp hơn và ánh sáng ngả về màu đỏ. Các chấm lớn hơn có các mức năng lượng cách xa nhau hơn và vì thế phát ra các photon năng lượng cao hơn, xanh hơn. Chấm lượng tử có thể được dùng làm cảm biến sinh học, trong pin mặt trời, hoặc thậm chí dùng làm LED trong các bộ truyền hình thế hệ mới.
Vật lí Lượng tử Tốc hành
Gemma Lavender
Bản dịch của Thuvienvatly.com
Phần tiếp theo >>
