Các nhà vật lí tại Đại học California, Riverside, vừa thiết kế một thí nghiệm giải thích khái niệm cộng hưởng từ. Dự án do các sinh viên phối hợp với giáo viên phổ thông ở địa phương thực hiện.
Là một kĩ thuật linh hoạt dùng trong hóa học, vật lí, và nghiên cứu vật liệu, sự cộng hưởng từ mô tả một kích thích cộng hưởng của spin electron hay hạt nhân nguyên tử trong một từ trường bằng phương tiện sóng điện từ. Cộng hưởng từ còn đem lại nền tảng cho phép chụp ảnh cộng hưởng từ, hay MRI – công cụ phi xâm lấn trọng yếu dùng trong chẩn đoán y khoa và nghiên cứu y học.
“Hai trong các sinh viên của tôi đã phát triển thí nghiệm trình diễn dựa trên la bàn, một vật mà ai cũng biết,” theo lời Igor Barsukov, trợ lí giáo sư trong Khoa Vật lí và Thiên văn học, Đại học California, cố vấn của dự án.
Barsukov giải thích la bàn được đặt ở giữa một cuộn dây được cấp một điện áp xoay chiều nhỏ. Một nam châm tủ lạnh đặt gần la bàn làm canh thẳng kim của nó. Khi mang nam châm tủ lạnh đến gần la bàn, kim la bàn bắt đầu dao động ngay tại “sweet spot”. Khi dời nam châm ra xa “sweet spot” thì dao động dừng lại. Dao động này tương ứng với sự cộng hưởng từ của kim la bàn trong từ trường của nam châm tủ lạnh.
Bố trí thí nghiệm. Ảnh: UCR/Barsukov lab
“Trong những sự kiện tiếp cận với đông đảo công chúng, người ta thường chia sẻ với chúng tôi những quan ngại của họ về các thủ tục MRI họ phải trải qua ở bệnh viện,” Barsukov nói. “Họ liên tưởng nó với bức xạ. Chúng tôi muốn thiết kế một thí nghiệm để bàn, cầm tay để loại trừ những quan ngại của họ và đem lại một giải thích bằng mắt cho cơ sở vật lí của nó.”
Đội Barsukov đã khởi động hợp tác với Viện Giáo viên Vật lí, một chương trình gốc gác UCR nhằm đào tạo giáo viên phổ thông ở địa phương, để đảm bảo thí nghiệm cũng thích hợp cho lớp học phổ thông.
“Tiếp xúc gần gũi với giáo viên đã làm thay đổi cái nhìn của chúng tôi về những gì mà một thí nghiệm trình diễn tốt phải hướng tới để cải thiện nhận thức khoa học,” Barsukov nói. “Chúng tôi quyết định triển khai các kĩ thuật in 3D cho bố trí thí nghiệm và các máy phát điện áp dựa trên điện thoại thông minh. Nó giảm được gánh nặng thời gian cho người hướng dẫn và khiến tiết trình diễn dễ làm hơn và thu hút học sinh hơn.”
Igor Barsukov (phải) và đồng tác giả David Nelson, một sinh viên trong phòng lab của Barsukov tại UC Riverside. Ảnh: UCR/Barsukov lab
Dự án mới được công bố trên tạp chí The Physics Teacher và được thuyết trình hồi đầu tháng Mười Một 2019 tại một hội nghị về nghiên cứu từ học.
“Dự án thật sự mang tính hiệp lực,” Barsukov nói. “Chúng tôi đã học được rất nhiều từ các giáo viên phổ thông mà chúng tôi làm việc cùng và đã có thể thiết kế một công cụ lí thú để tiếp cận [công chúng], tôi cũng có thể sử dụng nó trong lớp của mình tại UCR. Làm việc với dự án này là một trải nghiệm phòng lab tuyệt vời đối với các học trò của tôi.”
Tham khảo: Esther Cookson et al. Exploring Magnetic Resonance with a Compass, The Physics Teacher (2019). DOI: 10.1119/1.5135797.
Nguồn: PhysOrg.com
