Tương lai của khoa học hậu laser doc

Tương lai của khoa học hậu laser Từ những hìnhảnh thiên văn sắc nét và tìm kiếmcác sóng hấpdẫn cho đến việc tạo ra cácngưng tụ Bose–Einstein và đo cáctính chất củaADN, laserđã có sự tác động hếtsứcto lớn trên nhiều lĩnh vực khác nhaucủa khoahọc. Ở đây, sáu vị chuyên gia hồitưởnglại câu chuyện laserđã mangđến sự tiến bộ như thế nào cho những lĩnhvực yêu thích của họ - và tranhluận xemrồi đây laser đã mang những lĩnh vựcnày đi tới đâu nữa. Ảnh: HankMorgan/SciencePhoto Library Thiênvăn học ClaireMax Claire Max là nhà thiên văn học và là giám đốc Trung tâm Quang học Thích nghi tại trường Đại học California, Santa Cruz, Mĩ. Chúng taai cũng biết rằng các nhiễuloạn trongkhíquyển làm cho các ngôi sao nhấpnháy, nhưngnó còn làmmờ đinghiêm trọng đốivới cácảnhchụp thiên văn. Newtonđã nhận ra điều này tận hồi năm 1730, khiông viết trong quyển Opticksrằng“Khôngkhí mà qua đó chúngta nhìn lên các Ngôi sao, luôn luônbị Rungđộng Phương thứcchữa duy nhất là Không khí trong trẻo nhấtvà tĩnh lặng nhất,thí dụ như khôngkhí người ta có thể tìmthấy trên đỉnh nhữngNgọn núi cao nhất trên nhất tầng mây”. Trênlí thuyết, cáckính thiên văn có đường kính cànglớn sẽ có thể phân giải những chi tiết càng nhỏ trongcácảnh chụp thiên văn.Nhưng sự nhòe ảnh donhiễu loạnkhíquyển gay gắt đến mứcngaycả những chiếc kínhthiên văn mặt đất lớn nhất ngày nay (đường kính 8– 10 m)cũng chẳng trôngrõ hơn bao nhiêu sovới các kínhthiên văn 20cm dùngtrongvườn nhà mà nhiều nhà thiên vănnghiệp dư sử dụng trongnhững buổi tối cuốituần. Để khắc phục tình hìnhnày, cácnhà thiên văn đã chuyển sang quang học thích nghi,một kĩ thuật đo ảnhchộp nhanhcủa nhiễu loạn khí quyển rồi sauđó hiệu chỉnh cho sự biến dạngquang thuđượcsử dụngmột cái gương có khả năng biến dạng đặcbiệt(thườnglàmộtcáigươngnhỏ đặt phía saugương chínhcủa kính thiên văn).Vì sự nhiễu loạntrong khí quyển thay đổi liên tục theo thời gian, nên nhữngphép đo và hiệuchỉnhnày phải được thực hiện hàng trămlầnmỗi giây. Những hệ quang học thích nghi banđầu sử dụng ánhsángphát ra những một ngôi saosángđể đo sự nhiễu loạn. Tuynhiên, đa số cácvật thể thiên vănmuốn nghiêncứukhôngcó nhữngngôi saosáng ở đủ gần, vì thế sự bao quát bầu trờicủa quanghọc thích nghikhá hạn chế. Sau đó,vào đầu những năm 1980, các nhà thiên văn nhận ra rằng họ có thể sử dụng một laser để tạora một “ngôi sao” nhân tạo thaythế cho ngôi sao tự nhiên. Sự sáng suốtnày đã mở rộng đáng kể phạm vi bao quát của các hệ quang thích nghi, vì các lasercó thể chiếu vàohướng của bất kì mục tiêu quansát nào trên bầu trời. Trogn5 năm qua,những hệ quang thích nghi “ngôi saodẫn hướng” bằnglasernày đã thật sự mang lại thành quả, đến mứcmỗi chiếc kính thiên văn chính 8– 10 m ngàynay đều chưng diện hệ thống đèn hiệu laser của riêng nó. Các laserdùng trongnhững đèn hiệu này có côngsuấttrungbình đáng nể chừng 5–15 W(một đèn trỏ lasertiêu biểu, trái lại,có côngsuất chưa tới 1 mW). Thật vậy, cácdự luật liên bangyêucầu các đài thiên văn Mĩ phảitắtđèn laser của họ khi có máy bay đang tiến đến gần; các đài thiên văn cũng phải đệ trình các kế hoạch quan sát của họ với Bộ chỉ huy Vũ trụ để tránh vachạm với những tàisản vũ trụ nhạy cảm. Hai loại laserđangchiếmưu thế. Thứ nhất là một hệ chế tạo theo đơnđặt hàng phát ra vạch cộng hưởng vàng 589nmcủa sodiumtrung hòa, tạo ra mộtngôi sao dẫnhướngở độ cao khoảng 95 kmbằng cách kích thích cácnguyên tử sodium có mặt tự nhiên trong khíquyển tầngtrên củatrái đất. Loại thứ hai phát ra bước sóng màu lục hoặc thậmchí bướcsóng cực tím và sử dụngsự tán xạ Rayleighcủa các phân tử và hạt bụi trong khí quyển để tạo ra một ngôi saodẫn hướngở độ cao 15-20km.Ưuđiểmcủalaserxanhvàlasertử ngoại làchúngcósẵn trênthị trường, khiếnchúng rẻ tiền hơnlà dùng cáchệ quang thích nghi khaithácánhsángmàu vàng. Nhờ quanghọc thích nghingôisao dẫn hướngbằng laser,cáckínhthiên văn 8-10 m ngàynay đã có độ phângiải không gian tốt hơn ở những bướcsóng quan sát hồng ngoại sovới Kính thiên văn vũ trụ Hubble, đơngiản làvì kích cỡ lớn của những chiếc gương của chúng. Nhữngchiếckính thiên văn khổnglồ đã đề xuất, thí dụ như Kính thiênvăn Ba mươi mét, Kính thiên văn MagellanLớn,và Kính thiên văn CựcLớnchâu Âu, đều có kế hoạchsử dụng nhiềungôi sao dẫnhướng bằng laser đồngthời. Điều này sẽ cho phép các nhà thiên vănđo,và hiệu chỉnh, sự nhiễu loạnkhíquyển trong toàn bộ cột khôngkhí 3D phía trên kính thiên văn.Những hệ laser bội này sẽ sử dụngcác kĩ thuật xạ quang –tương tự như kĩ thuật dùng trong máy quét xạ quangtrục đã lậptrình hóacủa kĩ thuật chụp ảnh ykhoa– để tái dựng lại đặctrưngnhiễu loạn, cho phép sự hiệuchỉnh quang thích nghi trên trườngnhìn rộng hơn nhiều sovớicái chúng ta có thể ngày nay. . Tương lai của khoa học hậu laser Từ những hìnhảnh thiên văn sắc nét và tìm kiếmcác sóng hấpdẫn cho đến việc tạo ra cácngưng tụ Bose–Einstein và đo cáctính chất củaADN, laser ã có sự tác. lĩnh vực khác nhaucủa khoahọc. Ở đây, sáu vị chuyên gia hồitưởnglại câu chuyện laser ã mangđến sự tiến bộ như thế nào cho những lĩnhvực yêu thích của họ - và tranhluận xemrồi đây laser đã mang những lĩnh. nữa. Ảnh: HankMorgan/SciencePhoto Library Thiênvăn học ClaireMax Claire Max là nhà thiên văn học và là giám đốc Trung tâm Quang học Thích nghi tại trường Đại học California, Santa Cruz, Mĩ. Chúng taai