Từ trường mạnh cỡ nào có thể "xé" bạn ra thành từng hạt hạ nguyên tử?

Nó xảy ra khi tất cả các hạt mang điện tích dương trên cơ thể bạn bị kéo về một phía, và các hạt mang điện tích âm bị kéo về phía ngược lại.

Khác với các loài động vật như rùa biển, chim di cư hay thậm chí chó cưng nhà bạn, con người không có một giác quan cụ thể nào để cảm nhận từ trường. Đó là lý do tại sao đôi lúc chúng ta quên mất rằng mình đang sống trên bề mặt của một chiếc nam châm khổng lồ: Trái Đất.

Nếu bạn đang đứng giữa một cánh đồng trống trải, cường độ từ trường mà bạn đang tiếp xúc trên mặt đất ngay lúc này nằm trong khoảng từ 30 đến 60 microTesla. Nhưng nếu bạn di chuyển dần từ cánh đồng trống ấy về gần một cột phát sóng điện thoại hay đường dây điện cao thế, cường độ từ trường tác động lên bạn sẽ tăng lên tới 1.000 lần.

Sự phát triển của các công nghệ điện tử, viễn thông ứng dụng nguyên lý điện từ trường cũng đang khiến con người ngày càng tiếp xúc với nhiều từ trường hơn. Câu hỏi đặt ra là liệu chúng có gây ra ảnh hưởng gì đến thế cơ thể chúng ta hay không? Và khi nào chúng ta phải cẩn thận với từ trường?

Đôi lúc chúng ta quên mất rằng mình đang sống trên bề mặt của một chiếc nam châm khổng lồ: Trái Đất.

Con người đang tiếp xúc với từ trường hàng ngày và hàng giờ

Từ trường là môi trường vật chất đặc biệt bao quanh các hạt mang điện tích chuyển động. Điều đó có nghĩa là bất cứ khi nào một hạt mang điện như electron, proton chuyển động, chúng đều tạo ra từ trường. Dòng điện chạy qua máy xay sinh tố, máy sấy tóc và cả dây dẫn trong tường nhà bạn đều là những tác nhân tạo ra từ trường.

Đá nam châm là một trong những trường hợp đặc biệt, trong đó không có các hạt mang điện chuyển động qua lại, nhưng các electron của chúng lại quay tại chỗ theo cùng một hướng nên cũng tạo ra từ trường.

Tuy nhiên, khác với trường hợp đứng dưới một cột phát sóng điện thoại kể trên, môi trường từ tính trong nhà mà bạn đang tiếp xúc với tất cả các thiết bị điện tử của mình thường rất nhỏ. Chẳng hạn như dòng điện 220 V chạy trong dây dẫn và dây nguồn tới thiết bị điện tử trong nhà bạn chỉ tạo ra một từ trường cỡ vài chục microTesla.

Nhưng bởi cường độ từ bị suy giảm do khoảng cách, nếu bạn đang nằm trên giường ngay lúc này, từ trường mà bạn đang phơi nhiễm từ các nguồn nhân tạo trong phòng chỉ có cường độ khoảng 0,1 microTesla, thậm chí còn nhỏ hơn hàng trăm lần so với từ trường Trái Đất.

Điện thoại di động có lẽ là nguồn phát từ trường mà nhiều người thường hay giữ gần mình nhất. Nhưng nghiên cứu cho thấy ngay cả ở khoảng cách gần 5,5 cm, điện thoại di động chỉ tạo ra một cường độ từ trường cỡ 3-40 microTesla.

Trong so sánh, ngưỡng phơi nhiễm từ trường được khuyến cáo bởi Ủy ban Quốc tế về Bảo vệ Bức xạ Không Ion hóa (ICNIRP) lên tới 400 miliTesla, đổi ra là 400.000 microTesla.

Có nghĩa là trong hầu hết các hoạt động thường ngày của con người, cơ thể vật lý và sức khỏe thể chất của chúng ta không bị ảnh hưởng bởi các nguồn từ trường nhân tạo xung quanh nhà, ngoài đường hay cơ quan công sở.

Những trường hợp từ trường bắt đầu gay tác động lên cơ thể bạn

Đó là khi bạn phải vào bệnh viện và nằm vào một cỗ máy chụp cộng hưởng từ (MRI). Đây là một thiết bị chụp ảnh y tế thường được dùng để phát hiện các chấn thương xương và cả mô mềm, đánh giá các khối u hoặc mạch máu trong cơ thể bạn.

Các cỗ máy chụp cộng hưởng từ MRI là thiết bị tạo ra từ trường mạnh nhất mà một người bình thường có thể tiếp xúc. Tùy từng mẫu máy, cường độ từ của chúng có thể dao động trong ngưỡng 0,5-3 Tesla hay triệu microTesla. Như bạn có thể thấy, con số này đã vượt qua ngưỡng khuyến cáo của ICNIRP.

Nói vậy không có nghĩa là bạn không nên chụp cộng hưởng từ MRI khi có chỉ định của bác sĩ. Bởi cỗ máy chỉ tạo ra một từ trường tĩnh, một ca chụp ngắn ngủi trong vài phút đến vài chục phút sẽ không gây ảnh hưởng nhiều tới cơ thể bạn.

Chỉ ngoại trừ một trường hợp, bạn đừng nên cử động như xoay đầu qua lại trong máy cộng hưởng từ, bởi điều đó có thể khiến bạn bị buồn nôn, mất thăng bằng hoặc thậm chí cảm thấy vị kim loại trong miệng (một triệu chứng tương tự như những người nhiễm phóng xạ).

Lý do là bởi khi bạn chuyển động bên trong một từ trường, sự biến thiên của từ thông sẽ tạo ra những dòng điện. Mà cơ thể, hay cụ thể não bộ của bạn đang hoạt động bằng các tín hiệu điện thần kinh, và cả các kênh vận chuyển ion giữa các tế bào cũng vậy.

Các dòng điện nhiễu gây ra khi bạn di chuyển qua từ trường mạnh có thể ảnh hưởng đến các tín hiệu này và gây ra tác dụng phụ khi bạn chụp cộng hưởng từ MRI mà không nằm yên trong máy.

Ngoài ra, có một hiệu ứng nữa mà một vài người có thể gặp phải trong môi trường từ tính mạnh như của máy MRI, đó là hiện tượng nhìn thấy ánh sáng lóe lên. Hiện tượng này được gọi là "magnetophosphenes", xảy ra khi từ trường mạnh có thể kích thích các tế bào cảm nhận ánh sáng trong võng mạc.

Theo các nhà khoa học, ngưỡng từ trường nhỏ nhất có thể gây ra các hiện tượng như "magnetophosphenes" là khoảng 10.000-20.000 microTesla – thấp hơn nhiều so với từ trường phát ra từ máy cộng hưởng từ MRI, nhưng vẫn còn cao hơn hầu hết các môi trường điện từ trong đời sống.

Do đó, để có thể rơi vào một tình huống khiến bạn cảm giác được từ trường cũng không hề dễ dàng. Trên thực tế, với các căn buồng thí nghiệm đặc biệt, các nhà khoa học có thể đo được sự thay đổi sóng alpha trong não của bạn nếu họ đảo chiều từ trường Trái Đất (ở ngưỡng vài chục microTesla).

Tuy nhiên, các sóng alpha này không gây ra bất cứ thay đổi hành vi nào. Hay nói một cách khác, não bạn có thể cảm nhận được chúng, nhưng bản thân bạn lại không thể.

Trong y học cũng có một số thủ thuật sử dụng từ trường yếu để chữa lành xương, do từ trường có thể tăng cường hoạt động của các tế bào sản sinh xương và sụn. Tuy nhiên, khi bạn đưa chân hay phần cơ thể bị tổn thương của mình vào đó, bạn cũng sẽ không cảm nhận được từ trường này.

Khi nào từ trường có thể xé nát cơ thể bạn?

Để trả lời câu hỏi này, chúng ta phải đến gặp Paul Sutter, một nhà vật lý thiên văn tại Đại học Bang Ohio. Đó là bởi những nguồn phát từ trường siêu mạnh có thể gây tổn hại lớn cho cơ thể con người thực sự không có trên Trái Đất.

Tại hành tinh của chúng ta, từ trường nhân tạo lớn nhất mà con người có thể tạo ra với một cỗ máy chỉ ở mức 2.800 Tesla. Nó sẽ khiến vũ trụ phải cười khẩy một cái, khi một ngôi sao magnetar, một dạng sao neutron có thể tạo ra từ trường mạnh cỡ MegaTesla cho tới GigaTesla (108-1011 Tesla).

Khi bạn đến gần cực của những ngôi sao magnetar này, từ trường mà bạn tiếp xúc sẽ mạnh hơn hàng nghìn nghìn tỷ lần so với từ trường Trái Đất. "Một từ trường mạnh cỡ này sẽ bắt đầu gây ra những hiện tượng đáng ngạc nhiên", Sutter nói.

"Ở cấp độ nguyên tử, từ trường mạnh sẽ di chuyển tất cả các điện tích dương trong cơ thể bạn theo một hướng và các điện tích âm theo hướng còn lại". Các nguyên tử hình cầu sẽ bị kéo dài ra thành hình elip và chẳng bao lâu chúng sẽ bắt đầu giống như chiếc bã kẹo cao su bị đứa trẻ kéo từ tay này sang tay khác.

Các quá trình hóa học cơ bản diễn ra trong cơ thể bạn sẽ bị ngưng trệ. Các lực bình thường và tương tác giữa các nguyên tử và phân tử trong cơ thể bạn bị phá vỡ. "Điều đầu tiên bạn nhận thấy là toàn bộ hệ thống thần kinh của bạn, dựa trên các điện tích di chuyển khắp cơ thể, sẽ ngừng hoạt động", Sutter nói. "Và sau đó về cơ bản bạn sẽ tan biến".

Tuy nhiên, một điều may mắn mà Sutter cho biết đó là trong một bán kính vài trăm năm ánh sáng quanh Trái Đất, các thiên hà địa phương của chúng ta không hề có bất kể một ngôi sao magnetar nào. Ngôi sao magnetar gần nhất cũng cách chúng ta hàng chục ngàn năm ánh sáng.

Trong những năm gần đây, các nhà thiên văn cũng không phát hiện bất kể vật thể siêu từ kỳ lạ nào tiến về phía Trái Đất. Trong khi đó, các ngôi sao lớn trong vùng địa phương không thể biến thành sao magnetar khi chúng chết.

Vì vậy, ít nhất là vào lúc này, chúng ta có thể kê cao gối ngủ trên giường của mình mà không sợ bất kể một nguồn từ trường độc hại nào phát ra từ các thiết bị điện tử trong phòng, cũng như từ bên ngoài cửa sổ nhà mình.