Thứ Bảy, 25 tháng 12, 2021

TT&HĐ V - 46/k

Thuyết cấu tạo nguyên tử

PHẦN V: THỐNG NHẤT

"Khoa học là một sức mạnh trí tuệ lớn nhất, nó dốc hết sức vào việc phá vỡ xiềng xích thần bí đang cầm cố chúng ta."
Gorky

"Mỗi một thành tựu lớn của nhà khoa học chính là xuất phát từ những ảo tưởng táo bạo".
JohnDewey

"Chân lý chỉ có một, nó không nằm trong tôn giáo, mà nằm trong khoa học."
Leonardo da Vinci

"Cái khó hiểu nhất chính là hiểu được thế giới"

Albert Einstein

"Có hai cách để sống trên đời: một là xem như không có phép lạ nào cả, hai là xem tất cả đều là phép lạ".

Albert Einstein

“Chính qua cuộc đấu tranh nhằm thống nhất một cách hợp lý cái đa dạng mà đã đạt được những thành công lớn nhất, dù rằng chính ý đồ đó có thể gây ra những nguy cơ lớn nhất để trở thành con mồi của ảo vọng”.

Albert Einstein

“Người nhìn thấy cái đa dạng mà không thấy cái đồng nhất thì cứ trôi lăn trong cõi chết”.

Upanishad

CHƯƠNG VII (XXXXVI): HÚT - ĐẨY

“Lực hút cũng như lực đẩy, là thuộc tính cơ bản của vật chất.”

“Hấp dẫn cần phải được gây ra bởi một tác nhân thường xuyên tác động theo một qui luật nào đó, nhưng tác nhân này là vật chất hay phi vật chất thì tôi xin dành cho bạn đọc suy nghĩ.”

Niutơn

"Không xiềng xích hay thế lực bên ngoài nào có thể ép buộc tâm hồn của một người tin hay không tin."

Thomas Carlyle

"Tất cả vinh quang đều đến từ sự dám bắt đầu".
Eugene F Ware

"Tất cả mọi người đều mơ; nhưng không như nhau. Những người mơ về đêm, trong những ngóc ngách sâu kín lờ mờ của tâm trí, khi thức giấc vào ban ngày mới nhận ra đó là ảo ảnh; nhưng những người mơ vào ban ngày mới là đáng gờm, vì họ có thể thực hiện giấc mơ của mình với đôi mắt mở to, để biến chúng thành hiện thực".
T.E.Lawrence

"Ước mơ giống như những vì sao… ta có thể không bao giờ chạm tay vào được, nhưng nếu đi theo chúng, chúng sẽ dẫn ta đến vận mệnh của mình".
Samuel Johnson

"Tôi được ban cho sự nhận thức về định mệnh của chính mình. Tôi chưa bao giờ tự hạ thấp bản thân. Tôi chưa bao giờ đánh giá mình theo tiêu chuẩn của người khác. Tôi luôn trông đợi nhiều ở chính mình, và nếu tôi thất bại, tôi thất bại chính mình".
Sophia Loren

"Tự tin là điều kiện đầu tiên để làm được những việc lớn lao".
Samuel Johnson

"Hãy mơ ước bất cứ điều gì bạn muốn mơ. Đó là vẻ đẹp của trí tuệ con người. Hãy làm bất cứ điều gì bạn muốn làm. Đó là sức mạnh của ý chí con người. Hãy tin tưởng vào bản thân để thử thách những giới hạn của mình. Đó chính là lòng can đảm để thành công".
Bernard Edmonds

"Không ai biết sau đó mọi chuyện sẽ xảy ra như thế nào nhưng chúng ta vẫn đi về phía trước. Bởi vì chúng ta có lòng tin và sự trung thực"
Paulo Coelho

"Muốn hiểu Vũ Trụ này, phải hoang tưởng mãnh liệt. Muốn hoang tưởng mãnh liệt, phải có niềm tin".
NTT

(Tiếp theo)

Theo dòng lịch sử, dù thuyết Bo sớm bộc lộ ra những khiếm khuyết trầm trọng không sao khắc phục thì nó vẫn là bước tiến nổi bật trong nhận thức vật lý về Vũ Trụ vi mô. Thuyết ấy được nhiều người đánh giá là tiền đề cho sự ra đời của thuyết “cơ học lượng tử” - một thuyết tổng quát, giải quyết được rốt ráo những vấn đề về cấu trúc nguyên tử và hạt nhân mà thực nghiệm nêu ra.

Biểu thức mức năng lượng của Bo cho thấy mức năng lượng của điện tử trong nguyên tử luôn mang giá trị âm. Theo các nhà vật lý, điều đó có nghĩa là muốn đưa điện tử từ trạng thái dừng “gần” hạt nhân hơn (có mức năng lượng thấp hơn) sang trạng thái dừng “xa” hạt nhân hơn (có mức năng lượng cao hơn), phải “nạp thêm” năng lượng từ môi trường bên ngoài vào cho nó. Khi n=1 thì điện tử tồn tại ở trạng thái mức năng lượng thấp nhất gọi là trạng thái cơ bản, và cũng được coi như “ở gần” hạt nhân nhất. Dựa vào biểu thức của Bo, người ta tính ra được:

E₁=-21,76.10^-12 erg

(1 erg = 1

)

r₁=0,529.10^-8 cm

Các kết quả đó được cho là phù hợp với thực nghiệm

Như vậy, khi n=2 thì mức năng lượng trạng thái của điện tử trong nguyên tử Hydrô là:

E₂=-5,44.10^-12 erg,

và khoảng cách của điện tử đến prôtôn (đóng vai trò hạt nhân của nguyên tử Hydrô) là:

r₂=2,116.10^-8 cm

Từ đó có thể thấy, muốn kích thích điện tử trong nguyên tử Hydrô từ trạng thái cơ bản lên trạng thái n=2, phải cho nó nhận một lượng bức xạ điện từ từ môi trường bên ngoài là:

E₂-E₁=[-5,44-(-21,76)].10^-12=+16,32.10^-12 erg

(Còn muốn giải phóng điện tử khỏi nguyên tử Hydrô (hay còn gọi là ion hóa Hydrô), rõ ràng, phải “nạp” cho nó một lượng bức xạ ít nhất cũng phải bằng 21,76.10^-12 erg)

Đến đây, với cách giải quyết vấn đề mức năng lượng cũng như hành vi của điển tử trong nguyên tử Hydrô như thế, quan niệm cơ bản về vật chất và vận động vật chất giữa Bo và chúng ta đã bộc lộ ra những bất đồng sâu sắc.

Tuân theo qui ước về số âm và số dương của toán học mà Bo cho rằng mức năng lượng E phải luôn mang giá trị âm và khi n=1 thì đó là mức năng lượng thấp nhất (vì mang giá trị âm nhỏ nhất!). Hơn nữa, biểu thức về mức năng lượng điện tử trong nguyên tử Hydrô của Bo còn mặc nhiên thừa nhận rằng, dù điện tử thay đổi mức năng lượng, nghĩa là thu hoặc phát bức xạ, cũng có nghĩa là nhận vào hay cho đi một lượng vật chất nào đó, dẫn đến chuyển đổi trạng thái dừng, thì khối lượng của nó vẫn không đổi. Nhưng làm sao có thể như thế được? Như chúng ta đã trình bày thì khối lượng là một trong hai thành phần tích hợp nên năng lượng. Nói cách khác là năng lượng không thể thoát ly khỏi khối lượng. Khi điện tử thu hay phát bức xạ, nghĩa là nạp thêm hay bớt đi năng lượng, thì đồng thời khối lượng của nó phải tăng lên hay giảm đi theo. Vậy thì phải hiểu như thế nào về biểu thức của Bo khi nó phạm phải sai lầm to lớn vừa nêu (chúng ta cho là như vậy!) mà vẫn giải đáp được nhiều hiện tượng về quang phổ Hydrô và đưa ra được kết quả tính toán phù hợp với số liệu thực nghiệm?

Dù có trả lời được suôn sẻ câu hỏi đó thì vẫn còn có mọt mắc mứu chết người nữa đòi hỏi phải được giải quyết, nếu không, giả thuyết về sự nhỏ nhất tuyệt đối của hạt

sẽ bị sụp đổ. Đó là khi điện tử trong nguyên tử Hydrô nhận được một lượng bức xạ 16,32.10^-12 erg từ môi trường thì nó chuyển đổi từ trạng thái n=1 sang trạng thái n=2. Cần quan niệm như thế nào về lực lượng KG của bức xạ đó khi so với lực lượng KG của một hạt

được cho là nhỏ nhất tuyệt đối trong Vũ Trụ (bằng 0,9216.10^-8 erg), nó “ít hơn” đến khoảng 565 lần? Phải chăng hạt

chưa phải là thực thể nhỏ nhất tuyệt đối mà chỉ là hạt đơn vị nguyên tố hợp thành nên điện tử cũng như các nuclêon? Muốn bảo lưu giả thuyết của mình thì không còn con đường nào khác, chúng phải “gàn bướng” đến cùng biện giải cật lực đến kỳ được mới thôi! Và… chúng ta đã có một hình dung không đến nỗi tệ hại lắm!

Trước hết, vì Không Gian là tồn tại vốn dĩ và duy nhất, nên sự vận động và chuyển hóa của nó cũng chỉ theo một cách duy nhất, hay có thể nói khác đi là tuân theo một nguyên lý duy nhất, tối hậu. Mặt khác, do Không Gian tồn tại là duy nhất mà không thể có Hư Vô (hư vô tuyệt đối), và để thể hiện được điều đó đến “chân tơ kẽ tóc”, Không Gian phải vận động và chuyển hóa tự thân đến tận cùng khả năng, dẫn đến sự xuất hiện ra trước quan sát vô vàn và phong phú vạn vật - hiện tượng sống động đến bất tuyệt, vận động và biến hóa tuân theo đa dạng nguyên lý có tính đặc thù. Tuy nhiên, truy cho đến cùng thì tất cả những nguyên lý có tính đặc thù ấy, dù nhiều khi thấy khác nhau đến một trời một vực, vẫn có gốc xuất phát đầu tiên từ nguyên lý duy nhất, tối hậu mà chúng ta từng tạm gọi là “nguyên lý Tự Nhiên”. Chính vì điều đó chứ không phải là bất cứ điều gì khác mà bao trùm khắp Vũ Trụ một thể hiện gọi là sự hao hao giống nhau giữa thực thể này với thực thể khác, giữa vận động này với vận động khác, giữa hiện tượng này với hiện tượng khác. Nói cách khác, tương tự là một đặc tính của tự nhiên, hay tương tự là một trong những nguyên lý cơ bản của tồn tại.

Chúng ta cho rằng, vì phải thỏa mãn nguyên lý tương tự mà giữa Vũ Trụ vi mô phi Ơclit và Vũ Trụ vĩ mô Ơclit, dù “thấy” rất khác nhau về mặt cấu trúc thì chúng vẫn có những nét tương tự nhau, và nếu thao tác chuyển đổi, dịch chỉnh một cách hợp lý thì chúng “trông” rất giống nhau, thậm chí, chính là nhau. Nghĩa là trong một chừng mực nhất định, nhiều khi có thể dùng mô hình toán học của một hiện tượng đã được hiểu thấu đáo thuộc Vũ Trụ vĩ mô, với những qui ước, điều chỉnh thích hợp để lý giải một hiện tượng có tính tương tự thuộc Vũ Trụ vi mô. Đó chính là cách mà các nhà vật lý đi tiên phong trên lĩnh vực nghiên cứu lý thuyết về nguyên tử hạt nhân, trong đó có Bo, và họ cũng đã gặt hái được những thành quả đáng kể.

Một cách tuyệt đối, nguyên tử Hydrô không thể tự thân vận động nội tại được. Vận động đó dù có mục đích nhằm thỏa mãn yêu cầu về chuyển hóa KG, nhằm duy trì sự tồn tại của bản thân nguyên tử Hydrô, thì cũng phải trên cơ sở tương tác giữa Hydrô với môi trường không gian chứa nó, cũng là kết quả của sự tương tác ấy.

Chúng ta đã đưa ra thuật ngữ “trạng thái dừng chuẩn” để chỉ trạng thái vận động của điện tử khi nguyên tử tuyệt đối định xứ trong môi trường không gian. Đó là trường hợp mang tính lý tưởng, khi nguyên tử được cho là hoàn toàn bị cô lập với môi trường chứa nó. Nhưng trong thực tại, không thể loại trừ được sự tương tác thường xuyên giữa một thực thể với môi trường chứa nó vì đó chính là điều kiện cho tồn tại của thực thể đó. Đối với nguyên tử Hydrô cũng vậy. Chịu ảnh hưởng của tương tác này mà trạng thái dừng chuẩn bị biến dạng đi. Để chỉ trạng thái đã bị biến dạng này, chúng ta cũng đã đưa ra thuật ngữ “trạng thái dừng biến tướng”. Nói chung, khi tương tác giữa nguyên tử Hydrô với môi trường chứa nó là hài hòa, đều đặn và có tính ổn định thì vận động nội tại của Hydrô mang tính điều hòa, theo chu kỳ. Xét ở góc độ này thì vận động ấy được thấy như một sự xoáy KG, xét ở góc độ kia thì như một hệ thống hành tinh nhỏ nhất và đơn giản nhất ở tầng nấc qui mô nguyên tử.

Trong một chừng mực nhất định, có thể coi hệ thống một điện tử - một prôtôn vận động tương tự như hệ thống một hành tinh quay quanh một ngôi sao trong Vũ Trụ vĩ mô. Đối với một hệ quan sát đặt tại trọng tâm hệ thống, nếu thấy quĩ đạo hành tinh là tròn thì hành tinh đang vận động trong trạng thái dừng chuẩn, còn nếu thấy quĩ đạo đó là elip thì hành tinh đang vận động trong trạng thái dừng biến tướng.

Tin vào sự tương tự mà chúng ta đã đi đến nhận định: trong trạng thái dừng chuẩn vận tốc tổng hợp của điện tử là một hằng số, không phụ thuộc vị trí. Trong một trạng thái dừng, vì khối lượng của điện tử cũng không đổi, nên động năng toàn phần của nó cũng là một đại lượng bất biến. Có thể biểu diễn:

E_dc=m_ev_c²= không đổi

Với: E_dc là động năng toàn phần của điện tử trong trạng thái dừng chuẩn

m_e là khối lượng của điện tử

v_c là vận tốc tổng hợp của điện tử trong trạng thái dừng chuẩn.

Trong trạng thái dừng biến tướng, vận tốc tổng hợp của điện tử ở những vị trí khác nhau là khác nhau, Tương tự như quĩ đạo chuyển động elip của hành tinh quanh sao trong Vũ Trụ vĩ mô, chúng ta cho rằng trong trạng thái dừng biến tướng, điện tử cũng có một “vị trí” gần prôtôn nhất gọi là “cận nhân” và một vị trí xa prôtôn nhất gọi là “viễn nhân”. Tại vị trí “cận nhân”, vận tốc tổng hợp của điện tử đạt giá trị cực đại (v_max) và tại vị trí “viễn nhân”, vận tốc lan truyền quanh prôtôn của điện từ trong trạng thái dừng biến tướng luôn biến đổi qua từng vị trí, từ giá trị cực tiểu đến giá trị cực đại rồi từ giá trị cực đại về giá trị cực tiểu. Quá trình biến đổi ấy là có tính tuần hoàn, theo chu kỳ: vận tốc thay đổi tuần hoàn theo vị trí thì động năng toàn phần của điện tử cũng thay đổi theo vị trí một cách chu kỳ dù khối lượng của nó không đổi. Trong Vũ Trụ thuộc tầng nấc vi mô, tính gián đoạn của cấu trúc không gian trở nên nổi trội, dẫn đến tính gián đoạn của chuyển hóa KG cũng trở nên rõ rệt. Nghĩa là quá trình chuyển biến đông năng toàn phần của điện tử là quá trình liên tục tăng hoặc giảm từ một giá trị xác định này sang một giá trị xác định khác một cách đột biến. Vì năng lượng toàn phần của điện tử trong một trạng thái dừng là không đổi nên quá trình tăng - giảm động năng toàn phần lặp đi lặp lại của nó phải được thấy tương tự như một giao động điều hòa, và ở một góc độ nhất định, sự giao động về lượng ấy nhận giá trị động năng toàn phần trung bình làm trung tâm chuyển hóa.

Trong Vũ Trụ vĩ mô, luôn có thể qui đổi một quỹ đạo elip về quỹ đạo tròn và nhận quỹ đạo này làm đại diện đặc trưng cho nó. Tương tự, mỗi trạng thái dừng biến tướng của điện tử trong nguyên tử Hydrô cũng đều có thể được qui đổi về một trạng thái dừng chuẩn và nhận trạng thái lý tưởng này làm đại diện đặc trưng. Chúng ta cho rằng, giá trị động năng toàn phần trung bình của một trạng thái dừng biến tướng đúng bằng giá trị động năng toàn phần của trạng thái dừng chuẩn đại diện cho nó. Vì vậy, có thể viết biểu diễn:

Với E_d là giá trị động năng toàn phần trung bình của trạng thái dừng biến tướng.

Có lẽ, môi trường không gian ở tầng nấc mà nguyên tử “trú ngụ” rất sôi động, luôn tồn tại những hiệu ứng hút - đẩy và những hiện ứng này thường xuyên biến đổi cả về cường độ lẫn phương chiều. Đi đôi với sự tồn tại đó là hằng hà sa số các bức xạ điện từ lan truyền đan xen, chồng chéo nhau, tương tác nhau một cách ngẫu nhiên và có vẻ hỗn loạn. Tuy nhiên, dù sự sôi động của môi trường không gian có tính thường xuyên biến đổi và thăng giáng rõ rệt, thì khi sự biến đổi và thăng giáng ấy được duy trì một cách ổn định, đều đặn, tương đối lâu dài ở mức độ tương đối thấp nào đó, môi trường không gian ấy vẫn được cho là ở trạng thái bình thường, có tính yên ả, dịu, ôn hòa. Trong điều kiện môi trường không gian bình ổn như vậy, vận động nội tại của nguyên tử Hydrô cũng bình ổn, nghĩa là điện tử của nó vận động trong một trạng thái dừng nhất định nào đó có mức năng lượng tương đối thấp mà thôi (chứ không nhất thiết phải ở trạng thái cơ bản). Vì tương tác với môi trường là điều kiện tồn tại của một thực thể, cho nên, dù nguyên tử Hydrô đang ở trong tình trạng vận động bình ổn thì nó vẫn thu phát bức xạ. Chỉ có điều sự thu phát ấy ở mức thấp, chưa đủ lượng làm thay đổi trạng thái dừng của điện tử. Chúng ta cho rằng, bức xạ vào Hydrô theo hai cách. Cách thứ nhất là tự do, “ngẫu nhiên” vào và ra khỏi Hydrô và hầu như không ảnh hưởng đến vận động nội tại của Hydrô. Cách thứ hai là do Hydrô chủ động thu vào. Như vậy, khi nói nguyên tử Hydrô thu - phát bức xạ thì sự thu - phát ấy là có tính chủ động, do vận động nội tại của nó đòi hỏi. Nhưng hợp thành nội tại Hydrô chỉ gồm một điện tử và một prôtôn. Do đó, thử hỏi, trong hai phần tử ấy, phần tử nào đóng vai trò trung tâm thu phát bức xạ cho nguyên tử Hydrô? Chúng ta chọn prôtôn. Tương tự như ngôi sao trong Vũ Trụ vĩ mô, prôtôn cũng xoáy quanh, nhưng còn xoáy nhanh hơn ngôi sao rất nhiều lần, rất đáng kể so với vận tốc c. Sự xoáy ấy làm cho prôtôn phải phát xạ ở vùng phát của nó một cách thường xuyên và theo định kỳ. Một phần nhỏ lượng bức xạ khi prôtôn phát xạ phát tác ra môi trường không gian chứa nguyên tử Hydrô ưu tiên theo những hướng không hiện diện đám mây điện tử. Còn lại phần lớn lượng phát xạ hợp thành một đám mây (dây giả hạt) mêzôn bay rất nhanh, trông như một vành đai quanh prôtôn và sau một khoảng thời gian rất ngắn ngủi thì bị phễu thu của prôtôn hấp thụ trở lại (xem minh họa hình thức ở hình 7/a). Bên cạnh đó hiệu ứng hút ở hai vùng phễu thu cũng làm cho prôtôn hấp thụ bức xạ từ một trường không gian và lượng hấp thụ đó tăng lên mỗi khi prôtôn phát xạ.

Mức độ “tĩnh lặng” của môi trường không gian bên ngoài qui định định mức độ tương tác giữa nó với Hydrô, qua đó mà qui định luôn mức độ thu - phát bức xạ của prôtôn. Mức độ thu phát bức xạ prôtôn, đến lượt nó, qui định điện tử phải vận động ở trạng thái dừng có mức năng lượng xác định nào đó.

Trong thực tại, số lượng các trạng thái dừng của điện tử của nguyên tử Hydrô (và nói chung là của nguyên tử bất kỳ) không thể là vô hạn được. Như vậy, phải có trạng thái dừng có mức năng lượng cực đại và trạng thái dừng có mức năng lượng cực tiểu. Vì khối lượng m_e được cho là không đổi dù điện tử ở bất cứ trạng thái dừng nào (nghĩa là điện tử trong nguyên tử Hydrô (hầu như) không thu phát bức xạ, cho nên ở trạng thái dừng có mức năng lượng (cũng chính là động năng toàn phần trung bình của điện tử) cực đại

, điện tử phải có vận tốc tổng hợp trung bình cực đại

Có thể biểu diễn mức năng lượng của điện tử trong trạng thái dừng thứ n là:

(Bo cho rằng thế năng tương tác culông phải là một đại lượng âm nên ông đã sử dụng dấu trừ ở vế phải của biểu thức. Nhưng thực ra đó chỉ là qui ước. Trong thực tại, tổng động năng toàn phần phải lớn hơn từng thành phần của nó nên chúng ta dùng dấu cộng).

Với: v_tn là vận tốc chu vi của điện tử trong trạng thái dừng thứ n

r_n là khoảng cách giữa tâm điện tử và tâm prôtôn.

Trong một trạng thái dừng, điện tử vận động ổn định và cân bằng (cân bằng động), nghĩa là ở một góc độ nhất định, phải thấy các tác động lên điện tử đều bị triệt tiêu, hay có thể viết:

Từ đó rút ra được:

Xét riêng về mặt điện, hạt

của điện tử (đóng vai trò là điện tích nguyên tố âm) và hạt

của prôtôn (đóng vai trò là điện tích nguyên tố dương) hút nhau, và nếu không tiến đến nhau được thì ở trạng thái tự do, không bị “ràng buộc” bởi điện tử hay prôtôn, chúng phải quay quanh một tâm chung với vận tốc đúng bằng c để ra một lực cần bằng với lực hút điện lên chúng. Lực đó bằng:

Với:

là khối lượng của hạt

Vì hạt

bị ràng buộc bởi điện tử và điện tử quay quanh. Prôtôn (chính xác là quanh trọng tâm của hệ điện tử - prôtôn), do đó phải tồn tại:

Từ đó rút ra biểu diễn:

Thay vế phải của biểu diễn này cho r_n ở biểu diễn

thì được:

Vậy:

Nếu viết biểu diễn ấy trong trường hợp trạng thái dừng có mức năng lượng cực đại thì:

Như vậy trạng thái dừng có E_cmax chính là trạng thái cơ bản của điện tử, và điện tử lúc này được coi là ở gần Prôtôn nhất.

Giả sử điện tử trong nguyên tử Hydrô đang vận động ổn định ở trạng thái cơ bản thì mức độ hoạt động của môi trường không gian chứa nguyên tử Hydrô tăng lên mạnh mẽ, dẫn đến sự thu phát bức xạ của prôtôn cũng tăng lên đột biến. Khi prôtôn hấp thụ một lượng bức xạ tăng đột biến thì khối lượng của nó cũng tăng đáng kể (mật độ năng lượng trong nội tại prôtôn tăng cao). Theo nguyên lý ưu tiên lựa chọn hướng lan truyền thì tình hình đó làm cho hiệu ứng đẩy điện tử ra xa prôtôn mạnh lên trong khi lực hút điện không đổi. Đến một mức độ nào đó thì hiệu ứng đẩy, tùy thuộc vào lực lượng bức xạ đột biến được prôtôn hấp thụ mà điện tử bị bứt khỏi trạng thái cơ bản (hay trạng thái dừng nào đó có mức năng lượng tương đối cao) sang trạng thái dừng có mức năng lượng thấp hơn, cách xa prôtôn hơn, thậm chí thoát khỏi sự tương tác với prôtôn, gây ra hiệu ứng ion hóa Hydrô. Có thể chu kỳ thu – phát bức xạ đột biến của prôtôn là khoảng chừng 10^-8 s. Nghĩa là sau khi hấp thụ lượng bức xạ tăng đột biến 10^-8 s, prôtôn sẽ phát xạ một lượng bức xạ xấp xỉ như thế trở lại môi trường không gian làm cho khối lượng của nó lại giảm xuống và như vậy, hiệu ứng đẩy điện tử ra xa prôtôn giảm theo trong khi lực hút điện tử hướng về prôtôn không đổi. Để duy trì cân bằng vận động, điện tử từ trạng thái dừng có mức năng lượng thấp, ở xa prôtôn, phải chuyển về trạng thái dừng có mức năng lượng cao hơn, ở gần prôtôn hơn.

Với hình dung như trên thì trong suốt quá trình vận động trong nguyên tử Hydrô, dù ổn định hay không ổn định, điện tử đều không thu phát bức xạ (khối lượng m_e của nó không đổi). Chỉ có prôtôn thu - phát bức xạ và chính sự phát bức xạ mạnh mẽ của nó khi môi trường không gian thăng giáng đột biến kết hợp với hằng hà sa số bức xạ của các prôtôn khác, đóng vai trò hạt nhân nguyên tử trong môi trường không gian hạn định nào đó mới làm xuất hiện quang phổ đặc thù gán cho nguyên tử Hydrô.

Khi điện tử chuyển sang trạng thái dừng có mức năng lượng thấp nhất là E_cmin thì đó là trạng thái dừng cuối cùng của nó. Vượt qua trạng thái dừng này theo chiều giảm mức năng lượng hơn nữa, điện tử coi như được giải phóng khỏi nguyên tử Hydrô và nguyên tử Hydrô lúc đó bị ion hóa. Nếu gọi trạng thái cơ bản là trạng thái dừng thứ nhất của điện tử trong nội tại nguyên tử Hydrô thì trạng thái dừng có E_cmin là trạng thái dừng thứ N. Nghĩa là trong nguyên tử Hydrô có N trạng thái dừng.

Như vậy, muốn giải phóng một điện tử đang ở trạng thái cơ bản ra khỏi nguyên tử Hydrô thì ít ra cũng phải cần đến một “động năng” trái chiều (-E_cmax) để triệt tiêu mức năng lượng cực đại (+E_cmax) của nó. Động năng trái chiều đó có thể là do hiệu ứng hút mạnh xuất hiện trong môi trường không gian chứa nguyên tử Hydrô, hoặc là do hiệu ứng đẩy xuất hiện khi prôtôn hấp thụ bức xạ một cách đột biến gây ra.

Khi điện tử từ trạng thái cơ bản vượt qua hàng loạt trạng thái dừng trung gian đến trạng thái dừng N thì vì khối lượng m_e không đổi và cũng vì đại lượng v_c² tăng hay giảm có tính gián đoạn mà v_cmax² (bình phương vận tốc tổng hợp chuẩn của trạng thái cơ bản) giảm xuống v_cmin² (bình phương vận tốc tổng hợp chuẩn của trạng thái N) tuân theo biểu diễn:

Và về mặt mức năng lượng, có biểu diễn:

Một cách tổng quát nếu điện tử từ trạng thái cơ bản chuyển sang trạng thái dừng thứ n nào đó thì mức năng lượng của trạng thái đó là:

Suy ra từ biểu diễn

, có được:

Vì mức năng lượng trong một trạng thái dừng là không đổi cho nên viết được:

Vậy:

Cần phải biện luận (hay ngụy biện?!) để đưa biểu diễn trên về dạng mà Bo đã thiết lập được.

Trước hết, cố nhớ lại, chúng ta đã có:

Tiếp tục biến đổi biểu diễn:

Gọi 0,64.10^-26 là h (hằng số Planck) thì:

với h* được gọi là hằng số Planck rút gọn, có trị số bằng 0,1024.10^-26.

Như vậy lúc này:

Muốn giống biểu thức của Bo thì lượng trong dấu ngoặc đơn ở tử số của vế phải biểu diễn trên phải bằng 1. Khi đó, khoảng cách tâm từ điện tử đến prôtôn là:

So với kết quả mà vật lý học xác định được (r_n=0,529.10^-8 cm) thì kết quả trên sai bét! Có thể nghĩ rằng vận tốc tiếp tuyến phải nhỏ hơn vận tốc tổng hợp, nên ở đây thay cho c là một c' nào đó nhỏ hơn c. Biết đâu chừng:

c'=0,64c

Nếu thế:

Kết quả mức năng lượng của chúng ta cũng sai so với kết quả mà vật lý học đã xác định (21,76.10^-12 erg), nó bằng:

Không sao! Có thể kết quả đó là chính xác trong… Hoang Đường!

Gớt (J. W. Goethe, 1749-1832), đại văn hào người Đức, từng nói: “Chân lý như hạt kim cương, nó chiếu muôn mặt chứ không chỉ chiếu có một mặt”.

Johann Wolfgang von Goethe

Sinh	28 tháng 8, 1749 Frankfurt am Main, Thánh chế La Mã (Đức)
Mất	22 tháng 3, 1832 (82 tuổi) Weimar, Lãnh địa Đại công tước Saxe-Weimar-Eisenach
Công việc	Nhà thơ, tiểu thuyết gia, nhà viết kịch, nhà triết học tự nhiên, nhà ngoại giao
Quốc gia	Đức
Giai đoạn sáng tác	Classical
Trào lưu	Sturm und Drang; Weimar Classicism
Tác phẩm nổi bật	e.g. Faust; The Sorrows of Young Werther; Wilhelm Meister's Apprenticeship; Elective Affinities
Vợ/chồng	Christiane Vulpius



Chữ ký

***

(Còn tiếp)

------------------------------------------------------------------

Đại Chúng

Trang

Thứ Bảy, 25 tháng 12, 2021

TT&HĐ V - 46/k

Upanishad

Không có nhận xét nào:

Đăng nhận xét

Tìm kiếm thông tin trong blog