Một lần nữa bạn đọc thấy vai trò của kiến thức, cụ thể, hiệu ứng vật lý
“hiện tượng phóng điện trong khí kém” giúp giải quyết mâu thuẫn vật lý. Ở
đây có các nguyên tắc 15. Linh động, 29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng,
25. Tự phục vụ, 22. Biến hại thành lợi.
Ví dụ 15:
Hiện tượng siêu dẫn (Superconductivity) được nhà vật lý K. Onnes (1853
– 1926) phát minh ra năm 1911: Ở nhiệt độ 4,2°K (-268,8°C), điện trở của
cột thủy ngân giảm đột ngột về giá trị bằng zêrô. Những năm sau đó, hiện
tượng siêu dẫn còn được phát hiện ra ở nhiều kim loại và hợp chất khác.
Người viết không có tham vọng trình bày chi tiết hiện tượng siêu dẫn,
cùng các ích lợi to lớn của nó đối với sự phát triển khoa học và công nghệ.
Ở đây, người viết chỉ nhấn mạnh một ý tưởng giúp giải quyết mâu thuẫn vật
lý, gặp trong quá trình xây dựng lý thuyết BCS giải thích cơ chế của hiện
tượng siêu dẫn. Lý thuyết BCS được gọi tắt theo các chữ cái đầu của họ
(tên) ba tác giả là J. Bardeen, L. Cooper và J. Schrieffer. Cả ba tác giả đều
nhận giải Nobel về vật lý năm 1972 – 15 năm sau khi họ công bố lý thuyết
của mình về siêu dẫn.
Một khó khăn rất lớn khi giải thích cơ chế của hiện tượng siêu dẫn là, các
điện tử tự do muốn “gây ra” siêu dẫn thì chúng phải có số lượng lớn cùng ở
một mức năng lượng phù hợp với trạng thái siêu dẫn.
Trong khi đó, theo nguyên tắc chọn lọc Pauli của cơ học lượng tử, mômen
động lượng riêng (Spin) của điện tử là ½ (bán nguyên) chỉ cho phép nhiều
nhất có hai điện tử với hai spin hướng ngược chiều nhau ở cùng một mức
năng lượng. Các hạt vi mô khác có spin nguyên (S = 0, 1, 2...) mới tạo được
trạng thái, ở đó tập hợp nhiều hạt có thể có cùng một mức năng lượng.
Nói cách khác, xuất hiện mâu thuẫn vật lý: “Các điện tử phải có spin bán
nguyên (Đ) để điện tử là điện tử và phải có spin nguyên (‐Đ) để có thể tạo
được trạng thái siêu dẫn”.
Cooper – một trong ba tác giả của lý thuyết BCS – đã đưa ra và thực hiện
một ý tưởng rất đẹp giúp khắc phục mâu thuẫn vật lý vừa nêu. Đó là, hai
