..::Vật Lý Việt Nam::..  


Trang Chủ Tạp Chí VLVN Thư Viện Thành Viên Xuất Sắc Bảng Xếp Hạng Theo Tháng Bản Rút Gọn
Trở lại   ..::Vật Lý Việt Nam::.. > Modern Physics- Vật lý hiện đại > Vật lý lượng tử
Ghi Danh Hỏi/ÐápLuật Diễn Đàn Thành Viên Lịch Tìm Kiếm Bài Trong Ngày Ðánh Dấu Ðã Ðọc

Trả lời
 
Ðiều Chỉnh Xếp Bài
Old 09-02-2008, 04:17 PM   #1
ngayxua2dua
Administrator
 
ngayxua2dua's Avatar
 
Tham gia: Mar 2006
Cư trú: Sài Gòn
Quốc gia:
Giới tính: Male
Bài gửi: 1,041
ngayxua2dua is on a distinguished road
Chê bai: 0
Bị chê 42 lần trong 26 bài
Cám ơn: 214
Được cám ơn 718 lần trong 362 bài
Send a message via Yahoo to ngayxua2dua
Plasma-Trạng Thái Thứ Tư Của Vật Chất

Hồi trước,diễn đàn của chúng ta có bạn hỏi về vấn đề này.Bây h,chúng ta sẽ đi sâu một chút vào vấn đề này

Chúng ta đã biết,vật chất của chúng ta tồn tại ở 4 trạng thái:rắn,lỏng,khí,Plasma.

Xét về mặt bản chất,chất rắn là chất chuyển động nhiệt của các phần tử của nó rất nhỏ,đến nỗi nó chỉ đủ dao động nhiệt quanh các vị trí cân bằng.Thể hiện của chất rắn ở chỗ nó có hình dạng nhất định.Đối với chất lỏng,chuyển động nhiệt của nó tương đối đã lớn hơn,các phần tử của nó ko còn dao động xung quanh vị trí cân bằng dưới tác dụng của chuyển động nhiệt nữa mà có phần "thoải mái " hơn.Đối với chất khí,chuyển động nhiệt của các phần tử rất lớn,các phần tử chuyển động tương đối tự do.Thể hiện của chất khí là nó sẽ chiếm toàn bộ thể tích chứa nó

Trên đây,ta đã xét sơ qua 3 trạng thái thường thấy trong đời sống hằng ngày.Một chất ở thể rắn(ta có nói nó ở pha rắn),cứ tiếp tục cung cấp nhiệt nó sẽ chuyển sang pha lỏng(hóa lỏng),và rồi sẽ chuyển sang pha khí(hóa hơi).Đối với một số chất bền nhiệt như vonfram,nhiệt hóa hơi của nó rất cao,cỡ 5000C.Tuy nhiên,nếu ta cứ tiếp tục nung nóng,lên đến nhiệt độ cỡ 20000C thì tại đây,bất cứ chất nào cũng sẽ chuyển sang trạng thái thứ tư " Plasma"

Chính điều này,Plasma là một trạng thái hiếm gặp,tuy nhiên,nếu để ý kỹ ta thấy rằng chúng ta cũng đã gặp nó hằng ngày.Đó là "tia chớp",một dạng plasma tự nhiên.Tuy nhiên,sẽ về mặt tổng thể vũ trụ,Plasma lại là trạng thái thường gặp hơn hết,nó chiếm hơn 90% toàn bộ vật chất vũ trụ.Cụ thể plasma ở trong lòng các vì sao với mật độ cự dày,plasma cũng ở trong khoảng không giữa các vì sao với mật độ cực loãng,nó góp phần tạo ra những hệ sao mới.Môn học nghiên cứu plasma gọi là vật lý plasma là một bộ môn quan trọng của vật lý thiên văn

1. Plasma và một số tính chất của nó

Nãy h,chúng ta đã giới thiệu về Plasma rất nhiều.Tuy nhiên,Plasma là gì?Tại nhiệt độ cực cao,các phần tử của chất không những đc cung cấp một động năng chuyển động nhiệt rất lớn đến độ nó chuyển động hỗn độn mà tác dụng nhiệt này còn đủ sức ion hoá các phần tử này.Như vậy,Plasma là hỗn hợp bao gồm các phân tử,nguyên tử và ion ở nhiệt độ cực kỳ cao

Một số tính chất:

. Dẫn điện tốt(như kim loại)

. Có thể bị chi phối mạnh bởi từ trường(bó thắt lại đc)

. Bức xạ từ vùng hồng ngoại đến tận vùng tử ngoại( tia X)

. Phát nhiệt mạnh(nếu mật độ Plasma dày)

.Có tác động hoá học riêng của Plasma trpng thể tích và trên các bề mặt
ngayxua2dua is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Các thành viên gửi lời cám ơn tới ngayxua2dua vì bài viết này:
Toilavatchat (24-02-2010)
Old 09-02-2008, 09:56 PM   #2
phy
Junior Member
 
Tham gia: Feb 2008
Cư trú: Hồ Chí Minh
Quốc gia:
Giới tính: Male
Bài gửi: 1
phy is on a distinguished road
Chê bai: 0
Bị chê 0 lần trong 0 bài
Cám ơn: 0
Được cám ơn 0 lần trong 0 bài
Vài tháng trước em có mượn 1 cuốn sách ở thư viện trường có tên y hệt như tên cái topic này .
Nhưng thật sự là em chưa hiểu những ứng dụng thực tiển nhất của plasma trong tưởng lai
phy is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Old 09-02-2008, 11:02 PM   #3
ngayxua2dua
Administrator
 
ngayxua2dua's Avatar
 
Tham gia: Mar 2006
Cư trú: Sài Gòn
Quốc gia:
Giới tính: Male
Bài gửi: 1,041
ngayxua2dua is on a distinguished road
Chê bai: 0
Bị chê 42 lần trong 26 bài
Cám ơn: 214
Được cám ơn 718 lần trong 362 bài
Send a message via Yahoo to ngayxua2dua
Oki,cái cuốn của bạn phy mượn ấy có phải là cuốn Plasma-trạng thái thứ tư của vật chất,Lê Minh Triết,NXB KHKT 1975 không?

Về những ứng dụng của Plasma,ngayxua2dua dự định viết trong nay mai đây.Chào bạn

thay đổi nội dung bởi: ngayxua2dua, 10-02-2008 lúc 12:31 PM. Lý do: Đính chính tên sách và tên tác giả
ngayxua2dua is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Old 10-02-2008, 12:10 PM   #4
nguoi-duong-thoi
Super Moderator
 
nguoi-duong-thoi's Avatar
 
Tham gia: Jun 2007
Cư trú: Paris
Quốc gia:
Giới tính: Undisclosed
Bài gửi: 785
nguoi-duong-thoi is on a distinguished road
Chê bai: 2
Bị chê 23 lần trong 16 bài
Cám ơn: 44
Được cám ơn 323 lần trong 208 bài
Một trong những ứng dụng của plasma trong tương lai là động cơ plasma (plasmatron). Như chúng ta biết, nguyên tắc chuyển động phản lực là những sản phẩm của sự thiêu cháy một nhiên liệu nào đấy trong tên lửa, được phụt ra khỏi phần đuôi tên lửa với một vận tốc lớn. Đa số những động cơ phản lực hiện nay đều là động cơ hoá học, những động cơ đó có một sức kéo lớn nhưng để đạt được vận tốc vũ trụ thì cần thiết phải có một lượng chất đốt lớn. Người ta cũng có thể tạo được sức kéo lớn như vậy với một khối lượng nhiên liệu nhỏ nếu các sản phẩm cháy bay khỏi miệng vòi phun phản lực với vận tốc lớn.
Như vậy, người ta nghĩ đến dùng điện từ trường để gia tốc plasma
__________________
"J’ai une démonstration véritablement merveilleuse de cette proposition, que cette marge est trop étroite pour contenir" Pierre de Fermat
nguoi-duong-thoi is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Old 10-02-2008, 12:54 PM   #5
napster
Banned
 
Tham gia: Mar 2006
Quốc gia:
Giới tính: Male
Bài gửi: 929
napster is on a distinguished road
Chê bai: 0
Bị chê 35 lần trong 30 bài
Cám ơn: 54
Được cám ơn 384 lần trong 190 bài
Các bác biết nhiều thế thì viết hộ vào đây vài chữ xem :d

[Chỉ có thành viên hoạt động mới xem được links. ]
napster is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Old 10-02-2008, 12:54 PM   #6
ngayxua2dua
Administrator
 
ngayxua2dua's Avatar
 
Tham gia: Mar 2006
Cư trú: Sài Gòn
Quốc gia:
Giới tính: Male
Bài gửi: 1,041
ngayxua2dua is on a distinguished road
Chê bai: 0
Bị chê 42 lần trong 26 bài
Cám ơn: 214
Được cám ơn 718 lần trong 362 bài
Send a message via Yahoo to ngayxua2dua
Một số ứng dụng của Plasma

1.Từ định nghĩa và các tính chất của Plasma kể trên(mà rõ ràng nhất là hình ảnh ' tia chớp plasma ") ta thấy Plasma có một đặc tính nổi trội là có tác động hủy hoại.Thật vậy,với tác động của Plasma,các kim loại đều bị hóa lỏng,để từ đó,khi nguội đi chúng sẽ gắn liền với nhau thành một khối với những hình dạng mong muốn.Như vậy đầu tiên,Plasma đc ứng dụng trong kỹ thuật hàn

2.Khi nung nóng bằng điện một chiều(DC) hay xoay chiều(AC) cũng tạo ra đc một loại Plasma "nhẹ" đgl Plasma phi nhiệt.Plasma phi nhiệt có một loạt các ứng dụng kỹ thuật.Chúng đc ứng dụng trong ở nhiều lĩnh vực chiếu sáng.Ngoài các đèn ống quen thuộc(bao gồm cả đèn " tiết kiện điện năng " mà ta biết đến với tên gọi là đèn huỳnh quang compac ),các plasma phi nhiệt còn có mặt trong các màn hình plasma(tivi plasma) hay trong các laser khí-mà thực chất là laser plasma.Trong số này thì kỹ thuật chiếu sáng plasma là ứng dụng lâu đời nhất.Ngay từ giữa thế kỷ 18 đã xuất hiện ngọn đèn phóng điện(plasma) đầu tiên.Thời ấy,thậm chí còn có cả tiền thân của đèn quảng cáo ;Một ống phóng hình chữ cái AR(Augustus Rex) mà " nhà vật lý "Winckler trình diễn cho vị thủ lãnh vùng Leipzig,hoàng thân August III xứ Saxony xem vào năm 1750
ngayxua2dua is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Old 11-02-2008, 12:17 AM   #7
ngayxua2dua
Administrator
 
ngayxua2dua's Avatar
 
Tham gia: Mar 2006
Cư trú: Sài Gòn
Quốc gia:
Giới tính: Male
Bài gửi: 1,041
ngayxua2dua is on a distinguished road
Chê bai: 0
Bị chê 42 lần trong 26 bài
Cám ơn: 214
Được cám ơn 718 lần trong 362 bài
Send a message via Yahoo to ngayxua2dua
Xin đc bổ sung thêm bài viết của nguoi-duong-thoi.Đây là bài viết của GS Cao Chi mình trích từ http://www.varansac.org.vn/ShowItems...&menuup=110000

Máy gia tốc sử dụng plasma



Các nhà vật lý đã tìm ra một phương pháp mới để gia tốc các hạt: Cho các hạt “cưỡi” lên một con sóng plasma. Phương pháp này rút gọn kích thước của các máy gia tốc và sẽ mở ra nhiều ứng dụng phong phú trong vật lý.
Các nhà vật lý sử dụng máy gia tốc để làm sáng tỏ nhiều vấn đề cơ bản trong cấu trúc của vũ trụ. Trong các máy gia tốc khổng lồ, các hạt được gia tốc đến gần tốc độ ánh sáng và va chạm nhau trong những điều kiện tương tự của vụ nổ bigbang. Khi nghiên cứu những mảnh vỡ sau quá trình va chạm, các nhà vật lý hy vọng hiểu được các lực tương tác và các hạt cơ bản cấu thành, từ đó có cơ sở để xây dựng một lý thuyết thống nhất.

Máy gia tốc lớn nhất hiện nay đang trong quá trình xây dựng tại CERN (Trung tâm Nghiên cứu châu Âu) nằm ở biên giới Pháp - Thụy Sỹ là máy LHC (Large Hadron Collider - máy va chạm hadron lớn) có đường kính 8,6 km. Máy LHC sẽ được hoàn thành vào năm 2007, cho phép thực hiện sự va chạm của hai dòng proton có năng lượng 7 nghìn tỷ eV. Các thí nghiệm này sẽ cho chúng ta biết về nguồn gốc khối lượng của các hạt, về vật chất - phản vật chất, về trạng thái quark - gluon plasma. Máy gia tốc này vẫn được xây dựng dựa trên nguyên lý gia tốc các hạt có từ nhiều thập kỷ nay.

Trong những năm gần đây, các nhà vật lý đã tìm ra một phương pháp mới [1] để gia tốc các hạt bằng cách sử dụng plasma (plasma là trạng thái thứ tư của vật chất, sau các trạng thái rắn, lỏng và khí). Phương pháp này có khả năng gia tốc các hạt đến năng lượng 100 tỷ eV= 105 MeV và rút gọnkích thước các máy gia tốc để dùng trong các lĩnh vực như nghiên cứu vật liệu, sinh học cấu trúc, y học hạt nhân, tổng hợp hạt nhân, chiếu xạ thực phẩm, chuyển hóa chất thải hạt nhân, điều trị ung thư.

Nguyên lý làm việc của máy gia tốc sử dụng plasma

Một khối plasma là trung tính về điện vì chứa một lượng điện tích âm (electron) bằng đúng số điện tích (ion) dương. Nếu ta cho một tia laser hoặc một chùm hạt đi qua khối plasma thì sẽ phát sinh một sự nhiễu loạn trong plasma: Thực vậy tia laser hoặc chùm hạt sẽ đẩy các electron vốn là những hạt nhẹ ra phía ngoài, còn các ion là những hạt nặng hơn sẽ nằm lại phía trong, như thế tạo ra một khoảng plasma trong đó xuất hiện những vùng ở đấy tập trung nhiều hạt mang điện tích âm và những vùng nhiều hạt mang điện tích dương và vì thế phát sinh một trường gia tốc giữa các vùng đó. Nếu tia laser hoặc chùm hạt có một hướng nhất định, ví dụ từ trái sang phải, thì các electron nằm ở phía trái có thể bị gia tốc mạnh sang phía phải bởi trường gia tốc phát sinh (xem hình 1).

Để hiểu một cách đơn giản nguyên lý làm việc của máy gia tốc sử dụng plasma, ta xét hiện tượng sau: Laser truyền trong plasma, giống như một con tàu biển rẽ nước, tạo nên những sóng trên đường đi. Những người trượt sóng (surfer), ở đây là các electron, sẽ lợi dụng những sóng đó để tăng tốc độ của mình. Như thế chúng ta đã tạo nên một sóng mạnh sau xung laser, và chúng ta đã sử dụng sóng đó để gia tốc các electron.

Một khối plasma chứa 1018 electron trên 1 cm3 có thể làm phát sinh một cường độ điện trường 100 tỷ volt/m. Cường độ này lớn hơn 1.000 lần gradient gia tốc trong các máy gia tốc hiện hành.

Cấu trúc của một máy gia tốc sử dụng plasma

Một máy gia tốc sử dụng plasma có kích thước rất nhỏ nên có thể lắp đặt trong một phòng thí nghiệm. Máy gia tốc gồm các bộ phận: Tia laser cường độ cao, tia khí helium, thiết bị chuẩn trực (collimator) để tạo một chùm electron song song, một nam châm điện tạo từ trường, bản ghi hình nhạy với electron.

Tia laser cường độ cao bắn vào tia khí helium tạo nên plasma, trường gia tốc phát sinh sẽ gia tốc electron. Các electron được gia tốc này sẽ đi theo lộ trình: Thiết bị chuẩn trực, rồi qua một từ trường để hướng các electron về một bản ghi hình và cuối cùng cho ta một phổ năng lượng electron.

Nếu chúng ta sử dụng thêm một thiết bị bắn electron ngoài vào vùng xung lái (xem hình 1) thì chúng cũng sẽ được gia tốc cùng với các electron có sẵn trong plasma.

Năm 2002, Victor Malka cùng cộng sự tại Phòng thí nghiệm LOA (Laboratoire d’Optique Appliquée, một phòng thí nghiệm hợp tác giữa CNRS với Đại học Quốc gia các công nghệ hiện đại và Đại học Bách khoa của Pháp) đã tìm phương pháp thu được chùm109 electron gần đơn năng dưới dạng một xung có độ dài khoảng 10 femto-giây (10-14 giây), đây là một xung ngắn nhất mà một máy gia tốc có thể tạo nên được.

Các nhà vật lý chứng minh rằng, với nguyên lý “cưỡi” trên sóng plasma có thể gia tốc các electron đến năng lượng 4 GeV (4.109 eV) trên một quãng đường 10 cm!

Nguyên lý trình bày ở đây có thể ứng dụng để gia tốc positron (phản hạt của electron). Trường gia tốc phải được đổi chiều. Người ta phải tạo ra một xung dẫn positron và bức tranh sẽ ngược dấu với bức tranh mô tả trong hình 1. Ngoài ra, nguyên lý này cũng sử dụng được để gia tốc các hạt nặng như proton .

Các nhà vật lý đã đạt được nhiều tiến bộ trong việc xây dựng máy gia tốc sử dụng plasma. Mặc dù các nguyên lý vật lý cơ bản đã được làm sáng tỏ, song nhiều thách thức vẫn còn ở phía trước: Tạo các tia với chất lượng cao, nâng cao năng lượng và tần số của xung dẫn... Máy gia tốc sử dụng plasma với kích thước gọn nhẹ là những thiết bị compắc không đòi hỏi kinh phí lớn so với các máy gia tốc siêu trường, những máy va chạm lớn, những cyclotron, những synchrotron đồ sộ. Vì plasma có thể chịu đựng được những điện trường rất mạnh, từ mười ngàn đến trăm ngàn lần lớn hơn điện trường có mặt trong những máy gia tốc truyền thống cho nên trong plasma, quãng đường cần cho quá trình gia tốc hạt đến một năng lượng cho trước sẽ nhỏ hơn rất nhiều. Những máy gia tốc sử dụng plasma sẽ là một công cụ vô cùnghữu hiệu cho nhiều lĩnh vực ứng dụng của vật lý.

Tài liệu tham khảo:

[1]Scientific American, tháng 2.2006.

[2]Victor Malka (LOA), Jérôme Faure ( LOA ), ErikLefebvre (CEA). Tạp chí Hoạt động Khoa học số tháng 6.2005.

Cao Chi (dịch)
ngayxua2dua is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Old 25-07-2008, 01:14 AM   #8
ngayxua2dua
Administrator
 
ngayxua2dua's Avatar
 
Tham gia: Mar 2006
Cư trú: Sài Gòn
Quốc gia:
Giới tính: Male
Bài gửi: 1,041
ngayxua2dua is on a distinguished road
Chê bai: 0
Bị chê 42 lần trong 26 bài
Cám ơn: 214
Được cám ơn 718 lần trong 362 bài
Send a message via Yahoo to ngayxua2dua
Màn hình Plasma


Như vậy trên đây, ta thấy Plasma là một chất khí bị ion hóa, bao gồm: nguyên tử ( ở trạng thái kích thích), và các ion ( ion dương như nguyên tử bị mất điện tử, ion âm như điện tử,...) và có cả bức xạ điện từ ( do các nguyên tử bị kích thích phát ra)

Khí sử dụng trong màn hình Plasma là khí xenon, hay neon. Bức xạ điện từ phát ra bởi các nguyên tử kích thích là các tia cực tím

Cấu tạo bên trong màn hình Plasma





Khí xenon hoặc neon trong màn hình plasma được chứa trong hàng trăm ngàn những “căn phòng” nhỏ gọi là các tế bào, nằm giữa hai tấm kính. Các điện cực dài nằm giữa hai tấm kính và kẹp giữa các tế bào. Các điện cực nằm sát tấm kính phía sau được gọi là các điện cực địa chỉ (address electrode). Chúng nằm song song với nhau theo chiều ngang. Các điện cực nằm sát tấm kính phía trước được gọi là các điện cực hiển thị (display electrode). Chúng trong suốt và nằm theo chiều thẳng đứng. Bao quang các điện cực hiển thị là một lớp vật liệu điện môi để cách điện. Nằm giữa các tế bào và điện cực hiển thị còn có một lớp bảo vệ bằng MgO. Các điện cực hiển thị và các điện cực địa chỉ phối hợp với nhau tạo thành một lưới, ở mỗi mắt lưới là một tế bào.

Để ion hoá chất khí của một tế bào nào đó, bộ xử lý của màn hình sẽ nạp điện cho hai thanh điện cực tương ứng giao nhau tại tế bào đó. Thời gian nạp/phóng điện rất nhanh, hàng ngàn chu kỳ trong khoảng vài phần trăm giây. Dòng điện chạy qua tế bào nào sẽ làm cho tế bào đó phát sáng. Các tế bào được cho phát sáng liên tiếp nhau với tốc độ rất nhanh, tạo cho ta cảm giác toàn bộ màn hình phát sáng liên tục.

Khi hai điện cực nào đó được cấp điện, một dòng điện sẽ chạy qua chất khí trong tế bào ở chỗ hai điện cực giao nhau làm chất khí phát ra các tia cực tím (tia UV). Tia cực tím này sẽ kích thích chất phốt-pho phủ ở thành của các tế bào phát sáng. Mỗi “điểm ảnh” trên màn hình plasma bao gồm ba tế bào độc lập có ba màu khác nhau là đỏ, xanh lục và xanh thẫm (RGB). Ba tế bào này phát sáng cùng nhau. Màu sắc của điểm ảnh là tổng hợp của cả ba màu. Bằng cách thay đổi cường độ dòng điện chạy qua mỗi tế bào, người ta thay đổi được cường độ ánh sáng của màu đó. Do vậy sự tổng hợp của ba màu cơ bản với cường độ khác nhau sẽ tạo ra bất kỳ màu nào mong muốn.

Ưu điểm chính của công nghệ plasma là ở chỗ có thể chế tạo những màn hình cực lớn với chất liệu cực mỏng. Phần lớn màn hình plasma đều được chế tạo theo tiêu chuẩn kích thước 16:9 là kích thước ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống hometheatre và HDTV. Mặt khác do mỗi điểm ảnh được ‘thắp sáng’ riêng biệt nên hình ảnh rất sáng, tuyệt đối phẳng và có thể quan sát được dưới mọi góc độ. Tuy chất lượng hình ảnh còn chưa được như TV đèn hình nhưng màn hình plasma cũng đáp ứng tốt yêu cầu của hầu hết mọi người.

Nhược điểm: màn hình plasma sau 3 năm sử dụng, độ sáng giảm đi 50% (nếu sử dụng nhiều thì độ sáng còn giảm nhanh hơn). Nếu màn hiển thị đặt không ngay ngắn (so với đất) thì phân bố của hình ảnh không đều, hình sẽ biến màu. Trong điều kiện sử dụng thông thường, tuổi thọ của màn plasma được 5000-7000 giờ. Một nhược điểm về mặt kinh tế là giá thành còn cao.

Ghi chú: Phần lớn màn hình plasma không phải là TV mà chỉ là thiết bị hiển thị do không có phần thu và giải điều chế; giải mã tín hiệu truyền hình. Để biến nó thành TV, bạn cần lắp thêm một anten và một bộ giải mã, ví dụ VCR.

trích http://my.opera.com/hhviet/blog/show.dml/339938
ngayxua2dua is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Các thành viên gửi lời cám ơn tới ngayxua2dua vì bài viết này:
anhxtanh36 (30-04-2009)
Old 05-05-2009, 03:32 PM   #9
mabu_com
Super Moderator
 
Tham gia: Sep 2006
Bài gửi: 198
mabu_com is on a distinguished road
Chê bai: 0
Bị chê 6 lần trong 6 bài
Cám ơn: 40
Được cám ơn 63 lần trong 49 bài
Trích:
Nguyên văn bởi ngayxua2dua
Xin đc bổ sung thêm bài viết của nguoi-duong-thoi.Đây là bài viết của GS Cao Chi mình trích từ http://www.varansac.org.vn/ShowItems...&menuup=110000

Máy gia tốc sử dụng plasma



Các nhà vật lý đã tìm ra một phương pháp mới để gia tốc các hạt: Cho các hạt “cưỡi” lên một con sóng plasma. Phương pháp này rút gọn kích thước của các máy gia tốc và sẽ mở ra nhiều ứng dụng phong phú trong vật lý.
Các nhà vật lý sử dụng máy gia tốc để làm sáng tỏ nhiều vấn đề cơ bản trong cấu trúc của vũ trụ. Trong các máy gia tốc khổng lồ, các hạt được gia tốc đến gần tốc độ ánh sáng và va chạm nhau trong những điều kiện tương tự của vụ nổ bigbang. Khi nghiên cứu những mảnh vỡ sau quá trình va chạm, các nhà vật lý hy vọng hiểu được các lực tương tác và các hạt cơ bản cấu thành, từ đó có cơ sở để xây dựng một lý thuyết thống nhất.

Máy gia tốc lớn nhất hiện nay đang trong quá trình xây dựng tại CERN (Trung tâm Nghiên cứu châu Âu) nằm ở biên giới Pháp - Thụy Sỹ là máy LHC (Large Hadron Collider - máy va chạm hadron lớn) có đường kính 8,6 km. Máy LHC sẽ được hoàn thành vào năm 2007, cho phép thực hiện sự va chạm của hai dòng proton có năng lượng 7 nghìn tỷ eV. Các thí nghiệm này sẽ cho chúng ta biết về nguồn gốc khối lượng của các hạt, về vật chất - phản vật chất, về trạng thái quark - gluon plasma. Máy gia tốc này vẫn được xây dựng dựa trên nguyên lý gia tốc các hạt có từ nhiều thập kỷ nay.

Trong những năm gần đây, các nhà vật lý đã tìm ra một phương pháp mới [1] để gia tốc các hạt bằng cách sử dụng plasma (plasma là trạng thái thứ tư của vật chất, sau các trạng thái rắn, lỏng và khí). Phương pháp này có khả năng gia tốc các hạt đến năng lượng 100 tỷ eV= 105 MeV và rút gọnkích thước các máy gia tốc để dùng trong các lĩnh vực như nghiên cứu vật liệu, sinh học cấu trúc, y học hạt nhân, tổng hợp hạt nhân, chiếu xạ thực phẩm, chuyển hóa chất thải hạt nhân, điều trị ung thư.

Nguyên lý làm việc của máy gia tốc sử dụng plasma

Một khối plasma là trung tính về điện vì chứa một lượng điện tích âm (electron) bằng đúng số điện tích (ion) dương. Nếu ta cho một tia laser hoặc một chùm hạt đi qua khối plasma thì sẽ phát sinh một sự nhiễu loạn trong plasma: Thực vậy tia laser hoặc chùm hạt sẽ đẩy các electron vốn là những hạt nhẹ ra phía ngoài, còn các ion là những hạt nặng hơn sẽ nằm lại phía trong, như thế tạo ra một khoảng plasma trong đó xuất hiện những vùng ở đấy tập trung nhiều hạt mang điện tích âm và những vùng nhiều hạt mang điện tích dương và vì thế phát sinh một trường gia tốc giữa các vùng đó. Nếu tia laser hoặc chùm hạt có một hướng nhất định, ví dụ từ trái sang phải, thì các electron nằm ở phía trái có thể bị gia tốc mạnh sang phía phải bởi trường gia tốc phát sinh (xem hình 1).

Để hiểu một cách đơn giản nguyên lý làm việc của máy gia tốc sử dụng plasma, ta xét hiện tượng sau: Laser truyền trong plasma, giống như một con tàu biển rẽ nước, tạo nên những sóng trên đường đi. Những người trượt sóng (surfer), ở đây là các electron, sẽ lợi dụng những sóng đó để tăng tốc độ của mình. Như thế chúng ta đã tạo nên một sóng mạnh sau xung laser, và chúng ta đã sử dụng sóng đó để gia tốc các electron.

Một khối plasma chứa 1018 electron trên 1 cm3 có thể làm phát sinh một cường độ điện trường 100 tỷ volt/m. Cường độ này lớn hơn 1.000 lần gradient gia tốc trong các máy gia tốc hiện hành.

Cấu trúc của một máy gia tốc sử dụng plasma

Một máy gia tốc sử dụng plasma có kích thước rất nhỏ nên có thể lắp đặt trong một phòng thí nghiệm. Máy gia tốc gồm các bộ phận: Tia laser cường độ cao, tia khí helium, thiết bị chuẩn trực (collimator) để tạo một chùm electron song song, một nam châm điện tạo từ trường, bản ghi hình nhạy với electron.

Tia laser cường độ cao bắn vào tia khí helium tạo nên plasma, trường gia tốc phát sinh sẽ gia tốc electron. Các electron được gia tốc này sẽ đi theo lộ trình: Thiết bị chuẩn trực, rồi qua một từ trường để hướng các electron về một bản ghi hình và cuối cùng cho ta một phổ năng lượng electron.

Nếu chúng ta sử dụng thêm một thiết bị bắn electron ngoài vào vùng xung lái (xem hình 1) thì chúng cũng sẽ được gia tốc cùng với các electron có sẵn trong plasma.

Năm 2002, Victor Malka cùng cộng sự tại Phòng thí nghiệm LOA (Laboratoire d’Optique Appliquée, một phòng thí nghiệm hợp tác giữa CNRS với Đại học Quốc gia các công nghệ hiện đại và Đại học Bách khoa của Pháp) đã tìm phương pháp thu được chùm109 electron gần đơn năng dưới dạng một xung có độ dài khoảng 10 femto-giây (10-14 giây), đây là một xung ngắn nhất mà một máy gia tốc có thể tạo nên được.

Các nhà vật lý chứng minh rằng, với nguyên lý “cưỡi” trên sóng plasma có thể gia tốc các electron đến năng lượng 4 GeV (4.109 eV) trên một quãng đường 10 cm!

Nguyên lý trình bày ở đây có thể ứng dụng để gia tốc positron (phản hạt của electron). Trường gia tốc phải được đổi chiều. Người ta phải tạo ra một xung dẫn positron và bức tranh sẽ ngược dấu với bức tranh mô tả trong hình 1. Ngoài ra, nguyên lý này cũng sử dụng được để gia tốc các hạt nặng như proton .

Các nhà vật lý đã đạt được nhiều tiến bộ trong việc xây dựng máy gia tốc sử dụng plasma. Mặc dù các nguyên lý vật lý cơ bản đã được làm sáng tỏ, song nhiều thách thức vẫn còn ở phía trước: Tạo các tia với chất lượng cao, nâng cao năng lượng và tần số của xung dẫn... Máy gia tốc sử dụng plasma với kích thước gọn nhẹ là những thiết bị compắc không đòi hỏi kinh phí lớn so với các máy gia tốc siêu trường, những máy va chạm lớn, những cyclotron, những synchrotron đồ sộ. Vì plasma có thể chịu đựng được những điện trường rất mạnh, từ mười ngàn đến trăm ngàn lần lớn hơn điện trường có mặt trong những máy gia tốc truyền thống cho nên trong plasma, quãng đường cần cho quá trình gia tốc hạt đến một năng lượng cho trước sẽ nhỏ hơn rất nhiều. Những máy gia tốc sử dụng plasma sẽ là một công cụ vô cùnghữu hiệu cho nhiều lĩnh vực ứng dụng của vật lý.

Tài liệu tham khảo:

[1]Scientific American, tháng 2.2006.

[2]Victor Malka (LOA), Jérôme Faure ( LOA ), ErikLefebvre (CEA). Tạp chí Hoạt động Khoa học số tháng 6.2005.

Cao Chi (dịch)

Trên kia có đoạn chắc bị lỗi đánh máy:"10 mũ 18 electron/cm3"

Thực ra plasma trong máy này được tạo bởi 2 điện cực chứ không phải tạo bởi laser.
Cái quan trọng nhất trong máy gia tốc laser plasma này là một bộ phận gọi là Capillary. Đây là một đoạn hình trụ bằng nhựa có một lỗ nhỏ ở tâm với đường kính chừng vài trăm micron và chiều dài vài centimeter. Có 2 lỗ nhỏ dẫn khí helium từ ngoài vào trong lỗ nhỏ. hai điện cực gắn ở hai đầu lỗ nhỏ sẽ phóng điện và biến khí helium thành plasma. Hệ thống Capillary và điện cực này được đặt trong một bình chân không trong suốt rất dày. Tia laser công suất lớn được lái đi thẳng vào Capillary và gia tốc electron theo nguyên lý trên (Vận tốc đầu sóng ở đây là vận tốc pha chứ không phải vận tốc nhóm). Electron bay ra khỏi capillary sẽ được đi qua từ trường và đi vào máy dò để xác định năng lượng. Người ta đang mong đợi có thể đạt được năng lượng cho electron tới 2,5 GeV với capillary dài vài centimeter. Nếu thành công, người ta sẽ áp dụng những máy laser công suất lớn nhất thế giới hiện nay vào để nâng năng lượng của electron lên tới cỡ TeV. Ngoài ra máy gia tốc loại này còn có thể tạo ra tia X rắn (năng lượng cao - hard X ray) dùng để trị bệnh.
mabu_com is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Old 10-12-2009, 04:10 PM   #10
GameKing
Junior Member
 
Tham gia: Dec 2009
Quốc gia:
Giới tính: Male
Bài gửi: 3
GameKing is on a distinguished road
Chê bai: 0
Bị chê 0 lần trong 0 bài
Cám ơn: 1
Được cám ơn 1 lần trong 1 bài
Hi all,
Có ai biết lửa ở trạng thái vật chất gì không nhỉ ??
GameKing is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Old 10-12-2009, 07:08 PM   #11
ngayxua2dua
Administrator
 
ngayxua2dua's Avatar
 
Tham gia: Mar 2006
Cư trú: Sài Gòn
Quốc gia:
Giới tính: Male
Bài gửi: 1,041
ngayxua2dua is on a distinguished road
Chê bai: 0
Bị chê 42 lần trong 26 bài
Cám ơn: 214
Được cám ơn 718 lần trong 362 bài
Send a message via Yahoo to ngayxua2dua
Lửa là bức xạ nhiệt, là 1 dạng của bức xạ điện từ. theo thuyết lượng tử, bức xạ điện từ là tập hợp các photon, mà photon là 1 hạt trường ko phải hạt chất. Chúng ta cũng cần phải hiểu hạt chất là gì: hạt chất có thể hiểu nôm na là các nguyên tử, phân tử, ion cấu tạo nên vật chất.Chỉ các hạt chất ta mới nói đến các trạng thái vật chất.
__________________
Lạy Chúa, con nguyện mong được cất cao tiếng hát : Từ nay sống không là con sống nhưng là Chúa sống trong con từng ngày.
--------------------------------------
Vinh danh Thiên Chúa trên Trời
Bình an dưới thế cho người Thiện Tâm
ngayxua2dua is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Các thành viên gửi lời cám ơn tới ngayxua2dua vì bài viết này:
kingofswadian (10-12-2009)
Old 12-12-2009, 01:59 AM   #12
GameKing
Junior Member
 
Tham gia: Dec 2009
Quốc gia:
Giới tính: Male
Bài gửi: 3
GameKing is on a distinguished road
Chê bai: 0
Bị chê 0 lần trong 0 bài
Cám ơn: 1
Được cám ơn 1 lần trong 1 bài
Trích:
Nguyên văn bởi ngayxua2dua
Lửa là bức xạ nhiệt, là 1 dạng của bức xạ điện từ. theo thuyết lượng tử, bức xạ điện từ là tập hợp các photon, mà photon là 1 hạt trường ko phải hạt chất. Chúng ta cũng cần phải hiểu hạt chất là gì: hạt chất có thể hiểu nôm na là các nguyên tử, phân tử, ion cấu tạo nên vật chất.Chỉ các hạt chất ta mới nói đến các trạng thái vật chất.

Bác có thể nói kỹ hơn được ko ?, em xem bài này
http://vatlyvietnam.org/forum/showthread.php?t=5998
bác mabu_com thì kêu là dạng plasma yếu, còn bác ngayxua2dua thì lại nói là bức xạ nhiệt, sự thực là thế nào ??
nếu là plasma thì sao tồn tại ở nhiệt độ thấp ?, còn nếu là bức xạ nhiệt thì bác có thể chỉ ra bức xạ đạt đến bao nhiêu thì có hiện tượng "phát hỏa" như lửa được ko ạ ??
GameKing is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Trả lời


Ðang đọc: 1 (0 thành viên và 1 khách)
 
Ðiều Chỉnh
Xếp Bài

Quyền Sử Dụng Ở Diễn Ðàn
Bạn không được quyền gởi bài
Bạn không được quyền gởi trả lời
Bạn không được quyền gởi kèm file
Bạn không được quyền sửa bài

vB code đang Mở
Smilies đang Mở
[IMG] đang Mở
HTML đang Tắt
Chuyển đến

Chủ đề tương tự
Ðề tài Người gửi Forum Trả lời Bài viết mới
Nhìn lại những giải Nobel về Vật lí 1901-2004 you know who Lịch sử và danh nhân Vật lý 13 06-07-2006 12:11 AM
Khoa học và Phật giáo trước ngã tư đường Duc Phuong Triết học trong Vật Lý và Toán Học 1 23-03-2006 03:55 PM
Trò chuyện với giáo sư Trịnh Xuân Thuận Duc Phuong Câu lạc bộ thiên văn học 0 15-03-2006 06:33 PM
"Chung khảo cuộc thi viết kỷ niệm năm quốc tế Einsten 2005" kukuzubu Tin tức Khoa học 0 10-03-2006 07:24 PM
Đồng thời - tương ứng eros Triết học trong Vật Lý và Toán Học 0 09-03-2006 10:11 AM




Powered by vBulletin, PhysicsVN Community
Copyright ©2014 All Rights Reserved.