Cơ sở khoa học của công nghệ bức xạ từ

Trường từ nói chung và trường bức xạ từ nói riêng được tác giả phát hiện dưới đây có vai trò trọng yếu ảnh hưởng rộng tới môi trường xung quanh, tác động tới cấu trúc chức năng cũng như hoạt động của các thể vật chất khác trong thế giới tự nhiên, trực tiếp chi phối đến quá trình hình thành và tồn tại các trường phụ tự do bão hòa. Tất thẩy đều liên quan đến 2 phạm trù sau của vật lý học và đây có thể được coi là tiên đề cho sự ra đời thuyết trường từ thứ cấp:

    Những thể vật chất xung quanh con người mà ta tác động vào hàng ngày ở mọi lúc, mọi nơi đều là những đối tượng có tính chất vật lý rõ rệt – tính điện và từ… nên được gọi là thể vật chất vật lý.

    Quá trình tác động qua lại giữa chúng cũng như giữa chủ thể (phương pháp) với đối tượng quan tâm thực chất, ngoài tác động cơ học còn có quá trình tương tác giữa các trường vật lý trong mô hình chuẩn của vật lý hiện đại. Trong đó có lẽ tương tác điện từ là loại tương tác mạnh nhất (theo nghĩa rộng khác với tương tác mạnh – lực hạt nhân) và có sức lan tỏa nhất, nói khác đi ở đó trường từ đóng vai trò quan trọng gần như chính quyết định sự chi phối mọi hoạt động và cân bằng của vũ trụ.

Hiện tượng bức xạ trường từ

Trường bức xạ từ được hình thành từ những đặc trưng cấu trúc của vật chất trong tự nhiên như:

1. Vật chất tồn tại trong vũ trụ  luôn luôn vận đông theo quỹ đạo riêng của nó trong trật tự, ổn định và cân bằng.

2. Cấu trúc của vũ trụ: cấu trúc pha và hệ kín, một vật thể bất kỳ thuộc 1 trong các pha rắn, lỏng, khí, plasma tồn tại trong tự nhiên (vũ trụ, trên mặt đất, trong lòng Trái đất…) sự tồn tại của chúng hoàn toàn không cô lập mà bắt buộc phải thuộc về một hệ kín phần tử nào đó. Dưới đây là một số hình ảnh cụ thế về các thể vật chất vật lý tồn tại trong thực tế xung quanh con người:

  • Về các thể vật chất vật lý ở trạng thái rắn

Rắn trong rắn: quặng mỏ rắn nằm trong lòng đất, các công trình nhân tạo xây dựng ngầm dưới mặt đất, đường ống nước, dây diện chôn trong tường…

Rắn trong lỏng: lõi rắn của Trái đất nằm trong nhân lỏng, tầu ngầm di chuyển trong đại dương, đường ống giao thông qua sông, ống dẫn dầu khí qua biển, phần công trình cầu cảng chìm trong nước…

Rắn trong khí: Trái đất tự quay trong không gian vũ trụ, tất cả các thể vật chất vật lý tồn tại trên mặt đất.

  • Về các thể vật chất vật lý ở trạng thái lỏng

Lỏng trong lỏng: các dòng chẩy rối, chẩy tầng trong sông và đại dương (dòng hải lưu), nước thải đổ ra hồ ao sông ngòi,…

Lỏng trong rắn: nhân lỏng trong vỏ cứng Trái đất, mỏ dầu, nước ngầm, cống cấp và thoát nước thải, bể nước, bể xăng…

Lỏng trong khí: mưa, vòi rồng chữa cháy, nước tưới cây…

  • Về thể vật chất vật lý ở trạng thái khí

Khí trong rắn: khí mỏ, hang động ngầm, nứt nẻ trong đá gốc, ống dẫn khí, bể chứa khí…

Khí trong lỏng: bọt khí trong nước…

Khí trong khí: gió, bão tố, quạt gió…

Mỗi thể vật chất có một tổ hợp trường riêng với các loại hạt bền thứ cấp, các cấp khác nhau, hàm trường khác nhau, điều kiện hình thành cấu hình không gian trường khác nhau. Do đó tạo ra các mối liên kết vật chất khác nhau chịu ảnh hưởng của trường nhiệt, áp suất là khác nhau với các giới hạn và khoảng tồn tại trạng thái khác nhau. Còn tính dẫn điện của các thể vật chất vật lý dù là vật dẫn điện, vật cách điện, vật tích điện, vật nhiễm điện, vật bán dẫn, vật siêu dẫn…đều có khả năng tích điện tích điện bằng hưởng ứng – hưởng ứng toàn phần, cọ sát, tiếp xúc…Dù được tích điện bằng cách nào thì lúc đầu của quá trình tích điện cũng có sự di chuyển các điện tích tự do và tạo thành dòng điện trong vật dẫn, tức là khả năng truyền dẫn điện. Khả năng này phụ thuộc vào không gian trường điện bão hòa tự do và khả năng khôi phục không gian bão hòa trường điện trong tổ hợp trường của vật chất ở hạt bền thứ cấp cao nhất.

3. Hiện tượng điện hưởng toàn phần:

Hiện tượng điện hưởng toàn phần luôn diễn ra như hình dưới

Hien tuong dien huong toan phan

4. Lớp điện kép và dòng điện kín:

Cũng như mặt trời trong vũ trụ, Trái đất trong không gian quay quanh mặt trời và các thể vật chất vật lý vừa mô tả ở trên đều có lớp điện kép và dòng điện qua nó. Để có lớp điện kép cũng như dòng điện phải có mặt của các trường trong mô hình chuẩn của vật lý hiện đại.

5. Dòng điện của một vật thể bất kỳ và dòng điện trong vũ trụ

Theo Longo trục quay của các thiên hà được sắp thẳng hàng dọc theo cùng một đường. Cùng với Longo, Alfven, Campanelli và Schwarz đều cho rằng sự sắp xếp thẳng hàng của trục quay các thiên hà là do một dòng điện chạy theo vòng tròn khổng lồ trong vũ trụ. Sự sắp xếp thẳng hàng của trục quay các thiên hà là bằng chứng gián tiếp về sự tồn tại của nó.

dong dien vong tron lien thien ha

Có thể lấy ví dụ đã được chứng minh về lớp điện kép và trường điện được hình thành xung quanh mọi vật thể vật lý tồn tại ở trạng thái bất kỳ như trong giáo trình địa vật lý của ngành thăm dò địa chất đã phát hiện và cho biết: dưới mặt đất luôn luôn tồn tại trường điện tự nhiên cục bộ. Trường này được hình thành ở những nơi có cấu trúc địa chất dị biệt như địa tầng đất đá chứa các mỏ khoáng sản, nước ngầm… Dưới đây là một số trường hợp cụ thể.

6). Một số ví dụ về cơ chế hình thành trường bức xạ từ của những thể vật chất vật lý quen thuộc

Ví dụ 1– Trường hợp khối vật chất vật lý rắn nằm trong môi trường vật lý bao quanh là khối vật chất vật lý rắn khác

Lấy mỏ quặng rắn nằm trong các tầng đất đá vây quanh làm ví dụ, cụ thể là vật quặng do sulfat sắt tạo thành, ở phần trên của vật quặng có nước từ mặt đất thấm xuống giàu ôxy.

Thông thường trên vật quặng ở vùng giàu oxy và axit sulfuric, nên phản ứng oxy hoá chiếm ưu thế, kết quả là giá trị dương của sắt tăng lên, sắt tích điện dương. Phần dưới ngược lại, thiếu oxy và axit sulfuric, do đó càng xuống sâu và phản ứng oxy hoá càng yếu, phản ứng khử càng mạnh. Dưới mực nước ngầm, phản ứng khử chiếm ưu thế, kết quả là giá trị dương của sắt giảm, sắt tích điện âm. Trong môi trường dẫn điện ion, quanh vật quặng điện tích phân bố sẽ ngược lại: phía trên tích điện âm, phía dưới tích điện dương. Trên biên giới của vật quặng dẫn điện điện tử và môi trường dẫn điện ion hình thành lớp điện kép và có bước nhảy thế, độ lớn của nó phụ thuộc vào tính chất của các vật tiếp xúc và điều kiện vật lý của môi trường mà vật quặng nằm. Vì các tính chất và điều kiện ấy biến đổi theo chiều sâu và bước nhảy thế cũng biến đổi theo chiều sâu. Độ lớn của bước nhảy thế biến đổi theo chiều sâu là nguyên nhân trực tiếp gây ra trường điện. Như vậy, trường điện này hình thành do hiệu điện thế tiếp xúc giữa vật dẫn điện tử và vật dẫn ion – tạo thành pin điện hoá tự nhiên, môi trường xung quanh là mạch trong, vật quặng là mạch ngoài của pin. Dưới tác dụng của điện trường các điện tử tự do ở biên 2 khối vật chất sẽ chuyển động có hướng và tạo thành dòng điện và nhờ đất đá và quặng là môi trường liên tục, nên hình thành dòng điện khép kín như hình vẽ dưới. Từ đó từ trường được hình thành và  từ trường này được tác giả gọi là từ trường thứ cấp.

Truong tu than quang

Ví dụ 2 – Trường hợp khối vật chất vật lý lỏng nằm trong môi trường vật lý bao quanh là khối vật chất vật lý rắn

Lấy hiện tượng nước ngầm tồn tại trong đá rắn vây quanh làm ví dụ, trong đá luôn luôn có các loại dung dịch khác nhau, nước ngầm là một loại dung dịch điển hình. Vì vậy luôn luôn có quá trình thấm (ngấm lọc), mao dẫn, hoặc khuếch tán của dung dịch này vào mọi ngóc nghách của đá. Ngoài ra, còn có hiện tượng hấp phụ diễn ra giữa đá và nước ngầm, đó là các vách rắn xốp của đá hấp phụ các ion từ nước ngầm,  thông thường chúng ưu tiên chỉ hấp phụ ion một dấu.

Vậy trong đá rắn có chứa nước luôn diễn ra đồng thời các quá trình gồm: ngấm lọc, khuếch tán và hấp phụ. Tại biên, nơi tiếp xúc giữa những hiện tượng đó với đá vây quanh hình thành lớp điện kép và có bước nhẩy thế gọi là thế ngấm lọc, khuếch tán và hấp phụ, hình thành trường điện. Dưới tác dụng cửa lực điện trường các điện tử tự do dịch chuyển ngược với chiều lực điện trường hình thành dòng điện kín.

nuoc ngam

Ví dụ 3Trường hợp 2 khối vật chất vật lý lỏng có thành phần hóa học khác nhau tiếp xúc với nhau.

Lấy hiện tượng xâm nhập mặn vùng ven biển làm ví dụ, ở vùng ven biển giữa nước ngầm trong đồng và nước mặn ven bờ luôn luôn diễn ra sự tranh chấp gọi là hiện tượng xâm nhập mặn, tức là sự tiếp xúc giữa 2 dung dịch có nồng độ muối (NaCl) khác nhau. Các ion muối sẽ khuếch tán từ nước biển (nồng độ cao) sang nước ngầm trong đồng (nồng độ thấp). Các ion âm (Cl-) linh động hơn khuếch tán sang dung dịch nồng độ thấp nhiều hơn số ion dương. Như vậy dung dịch nồng độ thấp tích điện âm. Kết quả trên mặt biên giới giữa 2 dung dịch xuất hiện lớp điện kép, tức là tại mặt tiếp xúc giữa 2 dung dịch có bước nhẩy thế gọi là hiệu thế khuếch tán. Hiệu điện thế này gây ra quá trình dịch chuyển điện tích tự do (môi trường 2 dung dịch là liên tục) ngược lại với quá trình trên tạo ra trường điện (dòng điện sinh ra do pin hóa học).

7). Lớp điện tích kép hình thành

Như vậy, trên bề mặt tiếp xúc pha sẽ xuất hiện trường điện, dòng điện đồng nghĩa với hiện tượng bức xa từ trường. Từ trường này được tác giả gọi là từ trường thứ cấp (để phân biệt với từ trường sinh ra từ các điện tích chuyển động và dòng điện trong vật dẫn cũng như vật có momen từ khác không…). Mô hình bức xạ không gian trường cảm ứng từ B của dòng ngầm như hình vẽ dưới (đo từ thí nghiệm mô hình trong phòng và thực tế thực địa)

     Như vậy các nhà khoa học khi nghiên cứu cấu trúc của vũ trụ và Trái đất, cũng như trong lĩnh vực địa vật lý của ngành địa chất thăm dò về cấu trúc của các dị thường địa chất đều đưa ra được bức tranh thống nhất về sự tồn tại lớp điện kép và dòng điện của nó. Nhưng thiếu hẳn sự có mặt của từ trường – trường song sinh với trường điện.

Tác giả của công trình này nghiên cứu tiếp và đưa đến kết luận bổ sung như sau:

    • Cấu trúc của vũ trụ có dạng rất đặc trưng là một “hệ kín” – hệ kín khổng lồ và duy nhất. Các thể vật chất vật lý trong vũ trụ không tồn tại độc lập riêng rẽ – “hệ cô lập”, mà lồng ghép trong nhau tầng tầng lớp lớp, cùng chung “số phận” là nằm trong hệ kín duy nhất ấy. Tuyệt nhiên không có cái gọi là “hệ mở” và “hệ cô lập”.
  • Tại bề mặt tiếp xúc giữa mọi thể vật chất vật lý với môi trường vật lý bao quanh nó luôn luôn tồn tại lớp điện kép, tức là xuất hiện bước nhẩy thế hình thành trường điện. Do môi trường vật lý bao quanh là liên tục và dẫn điện tốt cũng như do chịu sự thay đổi nhiệt độ, áp xuất theo vị trí tồn tại của nó trong không gian và hướng chuyển động trên quỹ đạo riêng mà dòng điện được hình thành. Dòng điện này được gọi là dòng điện kín. Có dòng điện lập tức có trường từ. Từ trường này được tác giả gọi là trường bức xạ từ. Giá trị của thế từ có thể được chứng minh bằng mô hình toán. Mô hình toán này đã được đề cập trong giáo trình địa vật lý của trường mỏ địa chất, nên ở đây xin không nhắc lại.

Công Ty CP Nghiên Cứu Môi Trường Tia Đất Bảo Vệ Sức Khỏe

Chủ tịch HĐQT

TS Vũ Văn Bằng

(Quý khách hàng có nhu cầu liên hệ công việc vui lòng liên hệ số: 0914 374 333 – 0913 203 452 hoặc gửi thông tin cho chúng tôi TẠI ĐÂY. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!)