6.1 Hiệu ứng quang điện và tán xạ Compton

Trang chủ ／ Chương 6: Miền lượng tử

Trong Lý thuyết Sợi Năng lượng (EFT), ánh sáng là một gói sóng nhiễu động tensor lan truyền trong “biển năng lượng” nền. Một nhiễu động chỉ tạo thành gói ổn định khi vượt qua ngưỡng tensor cục bộ; tương tự, bộ thu chỉ hấp thụ năng lượng khi cấu trúc của nó vượt qua ngưỡng hấp thụ. Vì thế, “tính hạt” quan sát được không có nghĩa ánh sáng là dòng “hạt bi” rời rạc; nó xuất hiện vì phát ra và hấp thụ đều diễn ra theo phần không chia nhỏ do ngưỡng quyết định, còn toàn bộ quá trình giữa nguồn và thu thì tuân theo động học của sóng như truyền lan và giao thoa. Từ đây, “sóng” và “hạt” không đối lập: sóng quyết định đường đi; ngưỡng quyết định phần.

I. Cơ chế thống nhất: ba ngưỡng, ba lần rời rạc

Một “lần ánh sáng đến và đi” gồm ba đoạn; ba ngưỡng cùng trả lời vì sao năng lượng trao đổi theo từng phần.

• Ngưỡng nguồn: ngưỡng tạo gói
  Bên trong nguồn phát, tensor và pha được tích lũy và tiến hóa. Khi đạt ngưỡng nhả, năng lượng dự trữ thoát ra dưới dạng một phong bì tương hợp—một gói trọn vẹn. Dưới ngưỡng sẽ không “rò rỉ lẻ tẻ”; vừa chạm ngưỡng là thoát trọn gói. Điều này làm phát xạ mang tính “chia phần”.
• Ngưỡng đường đi: ngưỡng truyền lan
  Biển nền không “cho qua” mọi nhiễu động. Chỉ những nhiễu động đủ tương hợp, nằm trong cửa sổ trong suốt về tần số và khớp kênh truyền trở kháng thấp mới lan xa dưới dạng gói ổn định. Phần còn lại sẽ bị nhiệt hóa, tán xạ hoặc chìm vào nhiễu nền gần nguồn. Ngưỡng này chọn ra tín hiệu nào có thể đi xa.
• Ngưỡng bộ thu: ngưỡng đóng mạch
  Bộ dò hoặc electron bị liên kết phải vượt qua cổng vật liệu thì hấp thụ/phát xạ mới hoàn tất. Cổng này không chia nhỏ: hoặc không đủ, hoặc khép lại với một phần trọn vẹn. Vì vậy, phát hiện và trao đổi năng lượng luôn diễn ra “mỗi lần một phần”.

Tóm lại: ngưỡng tạo gói làm phát xạ rời rạc, ngưỡng truyền lan sàng lọc cái gì đi xa, ngưỡng đóng mạch làm hấp thụ rời rạc. Chuỗi ngưỡng này đặt truyền sóng và “ghi sổ theo phần” vào cùng một bức tranh vật lý.

II. Hai thí nghiệm kinh điển dưới lăng kính chuỗi ngưỡng

1. Hiệu ứng quang điện: có màu ngưỡng, không độ trễ, cường độ đổi “số lượng”
   Lược sử: Năm 1887, Hertz nhận thấy tử ngoại kích thích tia lửa. Năm 1902, Lenard tóm tắt ba quy luật: tồn tại ngưỡng màu (tần số); electron xuất hiện không chờ đợi; độ sáng chỉ đổi số electron, không đổi động năng của từng electron. Năm 1905, Einstein giải thích bằng phần năng lượng rời rạc; giai đoạn 1914–1916, Millikan kiểm chứng chính xác các quan hệ.

Diễn giải theo Lý thuyết Sợi Năng lượng:

• Vì sao “từng phần”: Rời rạc ở cả hai đầu: nguồn nhả trọn gói tại ngưỡng tạo gói, bộ thu đóng trọn phần tại cổng vật liệu. Giữa đường là quy luật sóng; đến điểm giao dịch thì đếm theo phần.
• Cường độ đổi “bao nhiêu”, không đổi “mỗi phần bao lớn”: Cường độ quyết định số gói mỗi đơn vị thời gian, nên dòng điện tỷ lệ với cường độ; năng lượng mỗi phần gắn với màu, không gắn với độ sáng.
• Không có độ trễ quan sát được: Không phải tích dần; một gói đủ điều kiện đến là đóng mạch ngay.
• Màu có ngưỡng: Electron bị liên kết phải vượt cổng vật liệu mới thoát. “Cú đấm” của một gói do nhịp nguồn—tức màu—quy định. Màu quá đỏ thì một phần không đủ “cứng”, tăng độ sáng cũng vô ích.

2. Tán xạ Compton: một phần gặp một electron trong một lần
   Lược sử: Năm 1923, Compton tán xạ tia X đơn sắc lên electron gần tự do và thấy góc tán xạ càng lớn thì ánh sáng càng “đỏ” (tần số thấp hơn). Ông giải thích như một giao dịch một–một với electron và nhận Nobel năm 1927.

Diễn giải theo Lý thuyết Sợi Năng lượng:

• Sóng vẫn định hình kết quả: Trước và sau va chạm, phong bì lan truyền và pha tuân theo luật sóng; rời rạc chỉ xuất hiện tại khoảnh khắc giao dịch.
• Sự kiện tán xạ rời rạc: Cổng bộ thu buộc mỗi lần đóng là một phần trọn vẹn—không “chia nửa phần” cho hai electron.
• Giao dịch một phần: Một gói sóng tensor “khóa” với tiểu cấu trúc điện tử có thể mở cổng và đóng mạch một–một, nhường năng lượng và động lượng; ánh sáng tán xạ dịch đỏ, góc càng lớn thì nhường càng nhiều.

III. Hệ quả của chuỗi ngưỡng: không phải mọi nhiễu động đều đi xa

Nhiều “tín hiệu” chết yểu tại nguồn hoặc kẹt trong vùng gần nguồn, do ngưỡng truyền lan:

• Thiếu tương hợp: Phong bì vỡ từ lúc sinh, không thành gói bền.
• Sai cửa sổ: Tần số rơi vào vùng hấp thụ mạnh của môi trường nên bị dập tắt tầm ngắn.
• Lệch kênh: Không có kênh trở kháng thấp phù hợp hoặc hướng không khớp, năng lượng tiêu tán nhanh.

Tín hiệu đi xa bắt buộc đồng thời thỏa ba điều: gói tạo tốt, đúng cửa sổ trong suốt, khớp kênh truyền.

IV. Đối chiếu với các lý thuyết hiện có

• Phù hợp với cơ học lượng tử: Mệnh đề “năng lượng mỗi phần tỉ lệ với tần số” vẫn giữ nguyên. Lý thuyết Sợi Năng lượng lý giải nguồn gốc rời rạc bằng ngưỡng tạo gói (nguồn) và ngưỡng đóng mạch (bộ thu), không cần giả định thêm thực thể mới.
• Tương thích với điện động lực học lượng tử: Cách tính xem ánh sáng là lượng tử trường không bị xâm phạm. Lý thuyết Sợi Năng lượng bổ sung bản đồ nền vật chất hóa: biển quy định giới hạn truyền và pha; sợi và vật liệu cung cấp các ngưỡng và cổng đóng.
• Nhất quán với sóng cổ điển: Giao thoa và nhiễu xạ là hiện tượng sóng. Lý thuyết Sợi Năng lượng nhấn mạnh: sóng định hình đường đi; ngưỡng lượng tử hóa giao dịch—hai mặt cùng tồn tại, không mâu thuẫn.

V. Các điểm mấu chốt

• Ánh sáng hành xử như các gói sóng, truyền và giao thoa theo quy luật sóng trong biển năng lượng.
• Tính rời rạc (“từng phần”) phát sinh từ ngưỡng: tạo gói ở nguồn và đóng mạch ở bộ thu làm phát–hấp thụ diễn ra theo từng phần.
• Hiệu ứng quang điện thể hiện ngưỡng cứng ở bộ thu: màu quyết định một phần có vượt cổng hay không; cường độ chỉ đổi tốc độ phần, không đổi năng lượng mỗi phần.
• Tán xạ Compton thể hiện hình học một phần–một electron: góc lớn hơn → nhường năng lượng nhiều hơn → dịch đỏ mạnh hơn.
• Không phải mọi nhiễu động đều thành “ánh sáng đi xa”: chỉ các gói tạo tốt, đúng cửa sổ, khớp kênh mới đi xa; phần khác tắt gần nguồn.