BẢN TIN VẬT LÍ THÁNG9 2009

hiepkhachquay Bản tin Vật lí Tháng 9/2009 Kiên Giang, 09/2009 Các nhà vật lí phát đơn cực từ Kể từ đơn cực từ lần tiên đoán Paul Dirac vào năm 1931, nhà vật lí tìm vô vọng thực thể khó nắm bắt thứ từ máy gia tốc hạt đất đá Mặt trăng Nay, hai nhóm nghiên cứu độc lập khẳng định bắt gặp đơn cực từ - nam châm có cực – chất liệu từ tính gọi băng spin Biểu đồ cho thấy phép đo tán xạ neutron cho phép Jonathan Morris cộng nhìn thấy dây Dirac (Ảnh: Jonathan Morris) Các đơn cực từ băng spin có nguồn gốc khác với đơn cực tiên đoán công trình Dirac điện động lực học lượng tử khám phá họ không giúp cho nhà vật lí phát triển lí thuyết thống lớn vật lí hạt hay lí thuyết dây Nhưng đơn cực xuất chất từ tính, nên việc tìm hiểu tính chất chúng giúp phát triển nhớ từ thiết bị điện tử học spin khác Một đội gồm Tom Fennel cộng Viện Laue-Langevin (ILL) Pháp với nhà vật lí Anh Đội gồm Jonathan Morris cộng Trung tâm Helmholtz Berlin (HZB) với nhà khoa học Anh, Argentina Đức Nhóm Morris nghiên cứu chất kết tinh Dy2Ti2O7, chất có ô đơn vị tứ diện với hai spin Dy hướng vào tâm khối tứ diện hai hướng Nó gọi băng spin xếp spin giống xếp nguyên tử hydro nước đóng băng Các spin băng spin không thẳng hành giống chất sắt từ Thay vào đó, nhà vật lí tin chúng hợp lại hình thành nên đường sức từ bên chất liệu tương tự mớ dây bị thắt gút Các dây gọi dây Dirac chúng tương tự ống thông lượng nối đơn cực từ theo tính toán Dirac Nếu cấu hình spin khối tứ diện cá lẻ bị phá vỡ - ví dụ, cách đảo spin từ “hướng ra” thành “hướng vào” – dây bị đứt thông lượng từ đổ theo kiểu giống đơn cực Morris cộng đưa từ trường vào mẩu băng spin họ nhận thấy dây bắt đầu đứt thành đoạn hữu hạn thẳng hàng theo hướng đặc biệt chất liệu Sự hàng lộ việc bắn chùm neutron vào mẩu nghiên cứu vân giao thoa thu neutron (những hạt có mômen từ) tán xạ khỏi dây Mỗi dây hữu hạn có đầu “bắc” đầu “nam” nhà vật lí tin điều kiện định, chiều dài dây thay đổi dễ dàng Kết đầu dây hành xử giống hai “giả hạt” riêng lẻ - đơn cực bắc nam Trong nhóm Morris ‘nhìn thấy’ dây Dirac với neutron, họ suy tồn đơn cực cách đo nhiệt dung băng spin Các nhà vật lí tính được, nhiệt độ chừng 1K, nhiệt dung băng spin giống nhiệt dung chất khí đơn cực từ - Morris đội ông nhìn thấy Biểu diễn lí thuyết “các điểm kẹp” phát sinh thí nghiệm tán xạ neutron băng spin Sự có mặt chúng cho thấy tồn pha Coulomb từ tính (Ảnh: Tom Fennell, ILL) Trong đó, ILL, Fennell cộng sử dụng chùm neutron phân cực spin để nghiên cứu băng spin tương tự – Ho2Ti2O7 Họ đặc biệt tập trung nghiên cứu trạng thái băng spin để xác định xem chúng thật hỗ trợ kích thích đơn cực hay không Ở nhiệt độ thấp từ trường zero, nhà vật lí dự đoán, để có đơn cực, mớ gút thắt trạng thái phải “pha Coulomb từ tính” – đội xác nhận qua việc quan sát “các điểm kẹp” liệu tán xạ neutron họ Trong vắng mặt dây hữu hạn đơn cực từ, điểm kẹp rõ nét Tuy nhiên, nhiệt độ khoảng chừng 1K kích thích nhiệt đơn cực tạo dây hữu hạn, làm mở rộng điểm kẹp – nhà nghiên cứu trông thấy liệu nhiễu xạ neutron họ Fennell phát biểu với physicsworld.com đội ông thử đo bề rộng điểm kẹp, cho biết chiều dài dây Dirac Trong đó, nhóm Morris bận rộn đo nhiệt dung băng spin hàm từ trường đặt vào – mang lại kiến thức sâu sắc đơn cực từ Oleg Tchernyshyov trường Đại học Johns Hopkins Mĩ nói kết hai đội phù hợp với lí thuyết tiết lộ hồi năm ngoái vài cộng Morris Tuy nhiên, ông cảnh báo lí thuyết thí nghiệm đặc trưng với băng spin, chúng khả làm sáng tỏ đơn cực từ tiên đoán Dirac Một hình chóp có ba ion hướng vào (màu xanh) tác dụng đơn cực bắc; hình có ion hướng vào (màu đỏ) tác dụng đơn cực nam Bằng cách đảo spin chúng, đơn cực tách xa (Ảnh: L D C Jaubert and P C W Holdsworth, Nature Physics 5, 258 (2009) Một kết tổng thể quan trọng nghiên cứu trên, theo Morris, đơn cực băng spin thí dụ thuộc “sự phân chia hóa” – nhờ spin tách thành hai thực thể độc lập – hệ 3D Một thí dụ 2D tương tự phân chia hóa hiệu ứng Hall phân đoạn lượng tử, khám phá mang lại cho Robert Laughlin, Horst Störmer Daniel Tsu giải Nobel Vật lí năm 1998 Vì tính chất tính chất khác băng spin phải chia sẻ vật liệu từ tính tương tự, mang đến phát triển chất liệu dùng sản xuất linh kiện điện tử học spin, ví dụ nhớ từ Nghiên cứu công bố tờ Science Express Aage Niels Bohr qua đời Nhà vật lí người Đan Mạch đoạt giải Nobel Aage Niels Bohr vừa tạ hôm tháng 9, tuổi 87 Là trai nhà nghiên cứu tiên phong học lượng tử Niels Bohr, thân Aage có đóng góp quan trọng cho cấu trúc nguyên tử, thành tựu sau bước chân khai phá cha ông, mang lại cho ông giải thưởng Nobel vật lí năm 1975 Ảnh: Viện Niels Bohr Là trai thứ tư Niels Margrethe Bohr, Aage Niels Bohr chào đời Copenhagen vào ngày 19 tháng năm 1922, vài tháng trước cha ông trao giải thưởng Nobel vật lí năm cho công trình ông cấu trúc nguyên tử Ông bắt đầu học vật lí trường đại học Copenhagen vào năm 1940, không sau Đức chiếm đóng Đan Mạch Tuy nhiên, năm 1943, gia đình Bohr mang dòng máu Do Thái, nên Niels Bohr gia đình ông phải cao chạy xa bay khỏi Đan Mạch để tránh bị chế độ quốc xã bắt Sau thời gian ngắn đất nước Thụy Điển láng giềng, gia đình Bohr tiếp tục sang Anh đầu quân vào Bộ phận nghiên cứu khoa học công nghệ phủ điều hành, đặt London Năm 1944, Niels Aage sang Mĩ, họ làm việc dự án Manhattan Los Alamos Sau chiến tranh kết thúc, năm 1945, gia đình Bohr trở Đan Mạch Aage hoàn tất học vấn thạc sĩ ông quê nhà vào năm 1946 Sau đó, ông sang Mĩ làm việc Viện Nghiên cứu Cấp tiến trường đại học Princeton năm 1948, sau làm việc với Isidor Isaac Rabi trường đại học Columbia từ năm 1949 đến 1950 Bohr trở trường đại học Copenhagen vào năm 1956 Ở đó, năm 1963, ông kế vị cha làm trưởng Khoa Vật lí lí thuyết Năm 1975, Aage Bohr, với Ben Roy Mottelson thuộc Viện Vật lí lí thuyết Bắc Âu (NORDITA) Copenhagen Leo James Rainwater thuộc trường đại học Columbia, chia sẻ giải thưởng Nobel vật lí cho công trình họ cấu trúc nội hạt nhân nguyên tử Họ kết hợp mô hình giọt chất lỏng hạt nhân – tranh xem hạt nhân chất lỏng không nén – mô hình lớp vỏ để sáng tạo “mô hình tập thể” hạt nhân Sử dụng mô hình này, họ chứng tỏ làm quỹ đạo nucleon riêng rẻ tồn hạt nhân với tính chất giọt chất lỏng, dạng cầu Bất chấp đơn giản dễ thấy mô hình đó, lực phức tạp nucleon ngày chưa hiểu cách trọn vẹn Năm 1975, sau nhận giải thưởng Nobel, Bohr trở thành giám đốc NORDITA năm 1981 Là tay nghệ sĩ dương cầm cừ khôi đặc biệt yêu thích âm nhạc cổ điển, Aage Bohr cưới bà Marietta Soffer vào năm 1950 Họ có hai trai gái Sau bà nhà qua đời vào năm 1978, ông ‘tái giá’ vào năm 1981 với Bente Meyer Scharff, bà sống Lễ tang tổ chức vào hôm thứ hai tuần sau Trái đất có kích cỡ vừa đủ cho sống tiến hóa Việc khám phá siêu Trái đất hệ mặt trời – hành tinh đất đá nặng chừng đến 10 lần Trái đất – làm tăng thêm niềm hi vọng số hành tinh có khả thích hợp cho sống Có lẽ niềm hi vọng hão huyền, dường Trái đất có kích cỡ vừa đủ để trì sống Sự sống tồn Trái đất phần nhờ khí hậu tương đối ổn định từ trường nó, làm lệch hướng xạ vũ trụ có khả phá hủy phân tử hữu đồng thời gây tượng cực quang khiến nhiều người sửng sốt (xem hình) Cực quang, nhìn từ Alaska, dấu hiệu cho thấy hành tinh có khả thích hợp cho sống (Ảnh: Joshua Strang, United States Air Force / Wikimedia Commons) Sự ổn định lâu dài khí hậu Trái đất phụ thuộc vào phương thức lớp vỏ hành tinh bị phá vỡ thành mảng, chúng liên tục trượt lên trình gọi kiến tạo mảng Cacbon lọc khỏi bầu khí phản ứng hóa học tự nhiên bị chôn vùi hồi phục trở lại bên Trái đất kiến tạo mảng, phần chu trình ổn định hóa hàm lượng cacbon đi-ôxit khí Nay, theo Vlada Stamenkovic Trung tâm Vũ trụ Đức Berlin, dường giới đất đá phải có kích cỡ Trái đất có kiến tạo mảng từ trường Đội nghiên cứu ông báo cáo công trình Hội nghị Khoa học Hành tinh châu Âu tổ chức Potsdam, Đức, vào hôm 15 tháng tới Nhiệt từ nhân Trái đất tạo dòng đối lưu cần thiết cho hoạt động kiến tạo mảng Những dòng đối lưu sinh lực xé rách lớp vỏ, tạo mảng bội di chuyển mảng khắp nơi Đội Stamenkovic nhận thấy áp suất độ nhớt bên siêu Trái đất cao nên lớp cách điện, ứ đọng hình thành bên nhân, làm yếu dòng đối lưu cần thiết để chi phối kiến tạo mảng, làm cho trình khả Một nghiên cứu hồi năm 2007 kết luận siêu Trái đất nghiêng hoạt động kiến tạo mảng không giải thích cho tăng độ nhớt tạo lớp ứ đọng Các nhà nghiên cứu nhận thấy truyền nhiệt chậm khỏi nhân siêu Trái đất cản trở lưu thông đủ nhanh lớp nhân tan chảy chúng, cướp từ trường chúng Các hành tinh khoảng 0,5 đến 2,5 lần khối lượng Trái đất có khả thích hợp cho kiến tạo mảng Vấn đề dợn sóng để phát sinh từ trường, chúng nghiêng hành tinh cỡ Trái đất “Trái đất hình cầu”, Stamenkovic nói Nhưng nhà sinh vật học vũ trụ David Grinspoon thuộc Bảo tàng Tự nhiên Khoa học Denver Colorado Kim tinh dường hồi phục lớp vỏ đợt phun trào núi lửa, bất chấp thiếu vắng hoạt động kiến tạo mảng Trong hoạt động chẳng làm ổn định khí hậu Kim tinh, ông nói, khả dạng khác hồi phục lớp vỏ siêu Trái đất làm không nên bị loại trừ “Có thể có siêu Trái đất có sống thông minh lại kết luận chẳng thể có sống hành tinh yếu đuối hành tinh chúng ta”, Grinspoon nói Thủ tướng Anh thức xin lỗi Alan Turing Thủ tướng Anh, Gordon Brown, công bố xin lỗi trước linh hồn nhà toán học Alan Turing phương thức ông bị đối xử “kinh khủng” phủ Anh thiên hướng tình dục ông Trong thư gửi cho tờ Telegraph, Brown, với tư cách người đại diện phủ, phát biểu ông “rất tự hào nói rằng: xin lỗi Ông đáng tôn trọng nhiều thế” Lời xin lỗi đưa sau hàng nghìn người kí tên vào thỉnh cầu trực tuyến nhà khoa học máy tính John Graham Cumming lập tường thuật physicsworld.com hồi tuần Turing tiếng việc hỗ trợ bẻ khóa mã hóa máy Enigma người Đức Thế chiến thứ hai, trở thành công cụ đắc lực phe Đồng minh Ông xem “cha đẻ điện toán đại” nhà tư tưởng quan trọng lĩnh vực Trí thông minh nhân tạo Tuy nhiên, thay tôn vinh cho nghiên cứu ông, năm 1952, Turing lại bị kết án vi phạm “thuần phong mỹ tục”, người đồng tính Ông phải đối mặt trước chọn lựa bị tống giam, bị can thiệp hóa chất qua loạt lần tiêm hoocmôn Turing chọn phương thức thứ hai, hai năm sau, ông tự tìm đến chết, tuổi đời 41 Nhắc đến hành động tự sát đó, Brown viết: “Trong Turing bị đối xử tệ bạc luật lệ thời ấy, vặn cho đồng hồ chạy ngược trở khứ, việc ông bị đối xử tất nhiên bất công, lấy làm vui có hội nói tất lấy làm tiếc tất xảy với ông “Ông thật cá nhân mà người có đóng góp thay giúp xoay chuyển cục diện chiến Món nợ ơn nghĩa mà ông chịu khiến phải bàng hoàng, ông bị đối xử tàn nhẫn” Lớn nhiều bậc độ lớn Đội nghiên cứu ghi lại cường độ vi sóng hộp để ý thấy xuất “đốm nóng”, nơi cường độ lớn lần nhiều so với mức Đội đếm số lượng sóng ma xuất thời gian hữu hạn phát thấy chúng phong phú nhiều bậc độ lớn so với trường hợp chúng có từ chồng chất ngẫu nhiên sóng phẳng bên hộp Trước người ta nghĩ chồng chất ngẫu nhiên chi phối hình thành sóng ma đại dương, giải thích thủy thủ nhà nhiếp ảnh đại dương dường không thống với tần suất kiện Kaplan phát biểu với physicsworld.com vật hình nón đặt ngẫu nhiên hành xử giống thấu kính tồi, chúng làm tập trung vi sóng thành đốm nóng Thí nghiệm thí nghiệm xác lập sóng ma sinh qua tương tác tuyến tính sóng – vi sóng bên hộp tương tác tuyến tính Trước đây, nhiều nhà nhiếp ảnh đại dương tin tương tác phi tuyến – chúng trở nên thịnh hành vùng nước nông – cần thiết để tạo sóng ma Leonid Mezhov-Deglin Viện Vật lí Chất rắn thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga phát biểu thí nghiệm vi sóng hấp dẫn nhà vật lí nghiên cứu sóng đại dương sóng bề mặt khác Tuy nhiên, ông cảnh báo cần có thêm nhiều công trình đặc điểm sóng ma đại dương trước chúng mô xác vi sóng Chỉ số ma Thí nghiệm cho phép Kaplan cộng trau chuốt “chỉ số ma” họ, giá trị xác định xác suất bắt gặp sóng ma dựa tốc độ dòng tốc độ sóng trung bình phân tán góc chuyển động sóng Chỉ số hỗ trợ thủy thủ nhận vùng đại dương nơi sóng ma gây trở ngại, Kaplan rõ nhà vật lí không tiên đoán hình thành sóng Một thảo mô tả công trình nghiên cứu có arXiv 55 Chùm ảnh đoạt giải nhiếp ảnh khoa học 2009 Nhiếp ảnh gia người Iran Babak Tafreshi vừa giành giải thưởng nhiếp ảnh khoa học Lennart Nilsson 2009 Theo ủy ban trao giải, ảnh ông “khai phá bầu trời đêm mà đa số người thời bỏ lỡ” Sau số ảnh Dải Ngân hà nằm vắt qua bầu trời đêm lộng lẫy nơi xa xôi ánh đèn nơi sa mạc Tooran miền đông Iran Ít 250 tỉ, có lẽ nhiều cỡ nghìn tỉ, cư trú thiên hà chúng ta, tạo thành dáng đĩa bề ngang 100.000 năm ánh sáng (Ảnh: Babak Tafreshi) Mặt trăng mọc hải đăng Địa Trung Hải Algiers, Algeria (Ảnh: Babak Tafreshi) 56 Bức ảnh phơi sáng hàng cho thấy vết chuyển động tròn mà thực hệ chuyển động quay Trái đất Cận cảnh phía trước mộ 2500 năm tuổi vị vua xứ Ba Tư nằm cao địa điểm gần Persepolis miền nam Iran (Ảnh: Babak Tafreshi) Các hiệu ứng nhiễm sáng trông thấy rõ hai ảnh chụp địa điểm ánh đèn phía bắc vùng núi Alborz Iran (phía trên) thành phố Tehran, cách 65km (phía dưới) Ở vùng sâu vùng xa, 4000 hay ngần đủ để trông thấy rõ với mắt trần (Ảnh: Babak Tafreshi) 57 Bức ảnh nhìn phía Dải Ngân hà, theo hướng chòm Sagittarius Scorpius (Ảnh: Babak Tafreshi) Dải Ngân hà vắt lơ lửng sa mạc Sahara (Ảnh: Babak Tafreshi) 58 Các chòm Gấu Lớn lấp lánh hàng trổ hoa thung lũng Haraz thuộc Dãy núi Alborz Iran (Ảnh: Babak Tafreshi) Hỏa tinh lung linh đỉnh Taftan, núi lửa đôi miền đông nam Iran, gần biên giới với Pakistan (Ảnh: Babak Tafreshi) 59 Chòm Orion (góc trên, phải) xuyên thấu bầu trời đêm Dãy núi Alborz miền bắc Iran Luồng sáng hắt lên góc trái bên ánh đèn phát từ xe cộ chạy đường cao tốc nối Tehran Biển Caspi (Ảnh: Babak Tafreshi) 60 ‘Chip máy tính lượng tử’ quang học thực phép toán Các nhà nghiên cứu trường Đại học Bristol Anh vừa chế tạo nguyên mẫu chip máy tính lượng tử quang học lần sử dụng thực phép tính toán học Dụng cụ gồm dẫn sóng silic nhỏ xíu chip silicon thực phiên phép toán lượng tử gọi thuật toán Shor Theo lời đội nghiên cứu, kết bước tiến quan trọng việc chế tạo máy tính lượng tử thực sự, hoạt động Ảnh: Đại học Bristol Đội nghiên cứu sử dụng chip tính phép toán phân tích thành số nguyên tố 15 cho kết Bài toán tìm thừa số nguyên tố phần quan trọng hệ thống mã hóa đại, ví dụ hệ thống dùng bảo mật truyền thông internet Trong máy tính cổ điển lưu trữ xử lí thông tin dạng “bit”có thể có hai trạng thái – “0” “1” – máy tính lượng tử khai thác khả hạt lượng tử “chồng chất” hai nhiều trạng thái đồng thời Một dụng cụ có thể, nguyên tắc, làm tốt máy tính cổ điển số tác vụ định Tuy nhiên, thực tế, nhà vật lí phải vật lộn với việc tạo máy tính lượng tử đơn giản chất mong manh bit lượng tử - hay qubit – khiến chúng khó truyền đi, lưu trữ xử lí Photon chọn lựa phổ biến cho qubit chúng truyền khoảng cách lớn sợi quang chí không khí mà không đánh chất lượng tử chúng Đây photon riêng lẻ không tương tác bình thường với 61 Tuy nhiên, điều có nghĩa người ta khó chế tạo dụng cụ xử lí thông tin lượng tử, ví dụ cổng lượng tử, dựa hai hay nhiều photon tương tác Hồi năm 2003, Jeremy O’Brien, với cộng trường Đại học Queensland, Australia, khắc phục trở ngại với việc chế tạo cổng lôgic lượng tử NOT điều khiển (CNOT) photon độc thân Một cổng CNOT có hai ngõ vào – “đích” “điều khiển” – xem viên gạch cấu trúc máy tính lượng tử Tuy nhiên, cổng lôgic chế tạo thành phần quang học thông thường, ví dụ gương phân tách chùm tia, chiếm đến bệ phòng thí nghiệm Một phiên hơn, phát triển hồi năm ngoái O'Brien Bristol, chứa hàng trăm phiên cổng CNOT giống mẩu silicon kích cỡ milimet Dụng cụ sử dụng dẫn sóng ghép – rảnh silicon suốt rộng chừng micron mọc chất silicon trình công nghiệp biết – thay cho gương phân tách chùm tia Đội nghiên cứu tiến thêm bước với việc chế tạo dụng cụ thực phép tính toán học Bốn photon truyền qua dẫn sóng cấu trúc gọi cổng H chuẩn bị cho qubit chồng chất 1, cho trạng thái chung chồng chất bốn bit vào Phép tính thực hai cổng, CZ, khác tạo trạng thái bị rối cao độ Đo trạng thái hai qubit cho kết phép tính Phép điện toán thực thuật toán Shor, mang tên nhà toán học Peter Shor, người phát minh vào năm 1994 Trong công trình ông, Shor tiên đoán máy tính lượng tử phân tích thành thừa số nhanh theo hàm số mũ so với anh bạn cổ điển chúng “Mặc dù công việc thực nhanh nhiều thủ thuật học nhà trường, cách làm minh chứng nguyên tắc thật quan trọng”, thành viên đội, Alberto Politi, thuộc trường Đại học Bristol, nói “Cái thật hấp dẫn với kết cho phép phát triển mạch lượng tử cỡ lớn, mở loại khả có thể”, O’Brien bổ sung thêm “Đây chắn kết hấp dẫn quan trọng”, bình luận Boris Blinov trường Đại học Washington, người liên quan nghiên cứu “Sự tích hợp quan trọng công nghệ thông tin lượng tử thành công chứng kiến bước tiến quan trọng hướng tới việc tích hợp thành phần xử lí lượng tử quang tuyến tính Nó thật công nghệ tuyệt vời – cổng lôgic chế tạo ra, thứ bạn phải làm việc cộng qubit Và trình chế tạo cổng leo dần lên bậc cao lớn nhiều cho tác vụ điện toán phức tạp (so với tìm thừa số nguyên tố số 15!)” Tuy nhiên, phần việc “chỉ cần cộng qubit” phức tạp nghĩ, ông nhấn mạnh, nguồn xác thực phát photon độc thân cần thiết – khó thu Một giải pháp có khả kết hợp xử lí lượng tử quang tuyến tính với qubit, photon “Trong số có ion bị bẫy chấm lượng tử - tương lai công nghệ này”, Blinov nói Công trình công bố tạp chí Science 62 Nguồn tia X vừa nhỏ, vừa mạnh Một đội nhà vật lí vừa chế tạo nguồn tia X mạnh, nhỏ gọn – nguyên mẫu thuộc loại máy mà họ hi vọng thay cho thiết bị lớn nhiều Các xung laser chiếu vào hydrogen tạo tia X mạnh (Ảnh: Tom Tracy Photography / Alamy) Công nghệ có khả làm cách mạng hóa thứ, từ vi sinh vật học khoa học vật liệu, việc cho nhà khoa học khả truy xuất dễ dàng đến hình ảnh chất lượng cao thứ họ nghiên cứu Các nhà khoa học sử dụng tia X để khảo sát đủ thứ đối tượng – từ bụi chổi động vật hóa thạch mắc kẹt hổ phách Nhưng việc tạo ảnh chất lượng cao đòi hỏi nguồn phát sáng điều khiển tốt nhiều so với nguồn có Vì thế, nay, đa số nhà khoa học sử dụng máy gia tốc hạt cỡ lớn gọi synchrotron, hoạt động cách làm gia tốc electron vòng quanh vành đai Khi electron uốn cong theo quỹ đạo tròn, chúng tự nhiên phát xạ tia X chất lượng cao Các synchrotron thường kềnh càng, đắt tiền, thường xuyên phải phục vụ cho nhà khoa học, Matthias Fuchs thuộc Viện Quang học Lượng tử Max Planck Garching, Đức, cộng ông nghiên cứu tìm phương thức khác làm phát electron Thay sử dụng nam châm thông thường để dẫn hướng gia tốc electron, đội nghiên cứu sử dụng chùm laser cường độ mạnh tế bào nhỏ chứa khí hydrogen Họ chiếu xung ngắn, 37-femto giây (10-15 s) vào tế bào để thổi electron khỏi hạt nhân nguyên tử hydrogen Nhưng lực hút điện làm cho electron bị kéo trở lại phía ion dương, khoảng thời gian ngắn sau chiếu xung, electron dao động tới lui vòng quanh lõi mang điện dương nguyên tử, tạo sóng Khi chúng dao động thế, vài electron bị vuột cưỡi lên đỉnh sóng 63 electron “Giống hệt sóng vỗ, electron lướt sóng này”, Fuchs nói Sau đó, electron băng qua loạt thấu kính từ, đưa chúng vào dải nam châm thứ hai làm cho chúng lắc lư tới lui – đồng thời giải phóng tia X lượng thấp bước sóng 18 nanomet chúng dao động Vì điện trường ion hydrogen electron chúng lớn, nên electron tăng tốc nhanh trường hợp máy gia tốc thông thường Điều có nghĩa cỗ máy kích cỡ tòa nhà thu nhỏ lại kích cỡ dụng cụ để bàn Hầu Fuchs nói, tính máy laser, cỗ máy gia tốc chiếm cỡ hai bàn lớn “Chúng tiến tới cụm từ ‘bàn tiệc’, ông nói Nghiên cứu đội công bố tờ Nature Physics Tuy nhiên, “nó thật hấp dẫn”, theo lời Tom Katsouleas, chủ nhiệm khoa kĩ thuật trường Đại học Duke Durham, Bắc Carolina Những nhóm khác chứng minh xạ công suất thấp phát từ hệ tương tự, chẳng có ngạc nhiên cả, ông bổ sung “Tôi không nghĩ có lại nghi ngờ điều có thực hay không” “Nhưng họ thật chứng minh chất lượng chùm tia cao”, ông nói Vì có tương đối electron gia tốc, xung sáng tồn không lâu, máy gia tốc ‘để bàn’ khả thay synchrotron thời gian trước mắt Tuy nhiên, Katsouleas nói, nguyên tắc, chẳng có lí chúng lại chế tạo thành nguồn tia X hoạt động dùng trường đại học 64 Bức xạ vũ trụ đạt tới mức kỉ lục Hệ mặt trời bảo vệ khỏi tia vũ trụ có nguồn gốc thiên hà nhật quyển, bọt bong bóng từ khổng lồ bao quanh mặt trời (Minh họa: Richard Mewaldt/Caltech) Giống chiến thuyền bị trúng đạn oanh tạc, chắn tự nhiên hệ mặt trời chao đảo trước đợt lũ tia vũ trụ Sự bơ phờ gần mặt trời mang lại hàm lượng xạ cao kỉ lục gây nguy hại cho người lẫn sứ mệnh rô-bôt không gian Tia vũ trụ có nguồn gốc thiên hà làm tăng tốc hạt tích điện, có proton hạt nhân nguyên tử nặng Chúng đến từ bên hệ mặt trời, nguồn gốc xác chúng gây tranh cãi Các cư dân Trái đất bảo vệ khỏi tia vũ trụ từ trường khí hành tinh Nhưng bên tầm bảo vệ Trái đất, tia vũ trụ tàn phá thiết bị điện tử phi thuyền vũ trụ - chúng nguyên nhân gây số trục trặc máy tính phi thuyền Kepler NASA, làm tạm thời gián đoạn quan trắc săn lùng hành tinh Chúng tàn phá ADN nhà du hành vũ trụ, dẫn tới ung thư Hiện nay, luồng tia vũ trụ có nguồn gốc thiên hà vào hệ mặt trời đạt tới mức cao kỉ lục Các phép đo tàu Advanced Composition Explorer (ACE) NASA thực cho thấy hàm lượng tia vũ trụ cao 19% so với mức trước kể từ chuyến bay vũ trụ bắt đầu cách nửa kỉ 65 Cực tiểu hoạt động mặt trời “Kỉ nguyên chinh phục vũ trụ trước trải qua thời gian hoạt động tia vũ trụ tương đối thấp”, theo lời Richard Mewaldt Caltech, người thành viên đội ACE “Có lẽ trở lại với mức độ tiêu biểu kỉ trước” Từ trường mặt trời thường chặn bớt số tia vũ trụ, ngăn cản chúng vào hệ mặt trời Nhưng bảo vệ yếu dần Gió mặt trời, đối tượng hỗ trợ phóng từ trường mặt trời không gian bên ngoài, giảm áp suất xuống mức thấp năm 50 Và cường độ từ trường không gian liên hành tinh giảm xuống nano Tesla, so với mức tiêu biểu đến nano Tesla Sự yếu gần chắn mặt trời chu kì hoạt động mặt trời Mặt trời giai đoạn cực tiểu chu kì hoạt động từ tính 11 năm nó, lu mờ đặc biệt sâu sắc chu kì quan sát gần kỉ Củng cố chắn an toàn Có lẽ dấu hiệu cho thấy mặt trời hoạt động bất thường 100 năm qua, trở lại với tiêu chuẩn lịch sử hoạt động yếu hơn, vào gọi cực tiểu lớn kì hoạt động yếu ngoại lệ kéo dài hàng kỉ Các nhà khoa học suy luận biến thiên hoạt động từ tính mặt trời 10.000 năm qua từ phong phú đồng vị lõi băng Greenland Nếu gia tăng cường độ tia vũ trụ tiếp tục kéo dài, khiến cho sứ mệnh dài ngày người không gian gặp nhiều thách thức Các nhà du hành Trạm Không gian quốc tế đủ gần để từ trường Trái đất bảo vệ, sứ mệnh tương lai gửi người lên mặt trăng hay xa từ trường “Sự gia tăng cường độ tia vũ trụ đáng kể, có nghĩa cần phải suy nghĩ lại xem nhà du hành vũ trụ phải che chắn xạ cỡ sứ mệnh vũ trụ xa xôi”, Mewaldt nói Giảm thời gian hoạt động Nếu có gia tăng cường độ lâu dài, có nghĩa phải thiết kế sứ mệnh rô-bôt tương lai kháng xạ mạnh hơn, theo lời Roger Hunter thuộc Trung tâm Nghiên cứu Ames NASA Moffett Field, California, người điều hành sứ mệnh Kepler săn lùng hành tinh NASA Không rõ trục trặc máy tính thời tàu Kepler có phải tia vũ trụ gây hay không, ông nói Nhưng phi thuyền thiết kế để hồi phục từ kiện thế, tự triển khai sang mode an toàn người điều khiển sứ mệnh tìm cách khôi phục trở lại hoạt động bình thường, ông bổ sung thêm “Mối quan tâm có thấy nhiều kiện tia vũ trụ tăng cường độ hay không”, ông nói Kể từ phóng lên hồi tháng 3, tàu Kepler 3,5 ngày quỹ thời gian quan sát trục trặc đưa vào chế độ safe mode 66 Tuy nhiên, đội điều hành sứ mệnh Kepler luôn có kế hoạch cho ngày trục trặc xuất hiện, tần suất trục trặc cỡ 12 ngày năm chấp nhận Thấu kính mắt cá cho hình ảnh hoàn hảo Sự tạo ảnh gương mắt cá: Trường nhọn phát nguồn điểm (đầu nhọn bên trái) truyền dạng sóng điện từ hội tụ ảnh điểm (đầu nhọn bên phải) với độ phân giải vô hạn Một thấu kính mắt cá nêu cách kỉ tạo hình ảnh hội tụ hoàn hảo mà không cần sử dụng thêm chất liệu “chiết suất âm” Đó kết tính toán nhà vật lí sống Anh Ulf Leonhardt trường Đại học St Andrews khẳng định thấu kính mắt cá thuộc loại nhà vật lí toán học vĩ đại kỉ 19, James Clerk Maxwell, phát minh – hội tụ vượt giới hạn nhiễu xạ, cản trở thấu kính chuẩn thu độ phân giải nhỏ bước sóng ánh sáng Các nhà khoa học cho thấu kính hoàn hảo có được, năm 2000, nhà vật lí John Pendry trường Imperial College London chứng minh chất liệu có chiết suất âm – nghĩa là, chất làm bẻ cong ánh sáng theo hướng “nghịch” – phá vỡ giới hạn nhiễu xạ Nhưng thao tác kĩ thuật chất liệu tỏ thật khó, đến năm 2005 hai nhóm nghiên cứu Mĩ tạo “siêu thấu kính” ghi ảnh chi tiết có kích cỡ phần sáu bước sóng ánh sáng 'Độ phân giải không giới hạn' Giờ Leonhardt chứng minh ý tưởng Maxwell, nêu lần cách 150 năm, cho hình ảnh hoàn hảo mà không cần khúc xạ nghịch “Chính gợn sóng ánh sáng hạn chế độ phân giải thấu kính”, Leonhardt 67 nói thông cáo báo chí “Rõ ràng, chưa có thử tính tạo ảnh sóng ánh sáng thấu kính mắt cá Maxwell Nghiên cứu chứng tỏ thấu kính mắt cá nguyên tắc có độ phân giải vô hạn, không cần có khúc xạ nghịch, cs thể hoạt động thực tế” Thấu kính mắt cá Maxwell có đặc trưng chiết suất âm phù hợp với hình dạng cầu Với đặc trưng này, tia sáng phát từ hướng điểm cầu theo vòng tròn chạy vòng quanh chúng gặp nhau, hoàn hảo, phía bên Tuy nhiên, đặt mặt phẳng xích đạo, tia vẽ hai chiều kích mặt phẳng – na ná người thợ vẽ đồ lập đồ địa cầu giấy phẳng Một lần nữa, hình ảnh vẽ nguyên tắc có độ phân giải hoàn hảo Liệu điều có làm thực tế hay không? Vấn đề, Leonhardt rõ, méo dạng vốn có việc lập vẽ đồ đòi hỏi ánh sáng phía cầu truyền nhanh tốc độ ánh sáng chân không – điều biết Một cách giải vấn đề này, ông nói, đặt gương xung quanh xích đạo cầu cho tia sáng gây ảo giác truyền vòng quanh, mà thực tế chúng bị phản xạ truyền tốc độ thấp Phiến silica Leonhardt mô tả làm nhà nghiên cứu tạo phiên phẳng, hai chiều thấu kính mắt cá Nó gồm phiến silica có lỗ không khí nhỏ xíu cột silicon để tạo đặc trưng chiết suất, với gương tròn đặt lên Không giống siêu thấu kính, khúc xạ nghịch có xu hướng có hiệu ứng phụ không mong muốn hấp thụ cao ngưỡng bước sóng hoạt động hẹp, thấu kính mắt cá Leonhardt có độ truyền sáng cao hoạt động ngưỡng rộng phổ điện từ Có thể có nhiều ứng dụng thấu kính mắt cá Ví dụ, nhà nghiên cứu đặt miếng chất liệu với cấu trúc không bình thường trước thấu kính chiếu ánh sáng qua nó, miếng tác dụng lớp mặt nạ, thấu kính hội tụ hình ảnh cấu trúc lên bề mặt nhạy sáng ví dụ quang điện trở Điều cho phép đời ngành điện tử học với chi tiết có độ phân giải nguyên tử ‘Công việc triển khai’ Leonhardt phát biểu với physicsworld.com nhóm trường Đại học Cornell Mĩ cố gắng thực hóa mẫu thiết kế ông, “công việc cần triển khai thời gian dài” Nghiên cứu công bố tờ New Journal of Physics 68 Bản tin tổng hợp hàng tháng © http://thuvienvatly.com © http://www.scribd.com/hkqam3639 [...]... hay loài gấu nước, có thể tồn tại trong chân không vũ trụ hàng ngày liền, và có thể thích hợp cho loại xử lí Schrödinger như thế Các nhà vật lí khác thì hoài nghi về mức độ mà thí nghiệm sẽ thể hiện được Theo Martin Plenio, một nhà vật lí tại trường Cao đẳng Hoàng gia ở London, không có lí do gì để tin rằng một virus sẽ hành xử khác đi so với một đối tượng vô tri vô giác kích cỡ tương đương “Tôi hoàn... Lorentz làm một tiên đề của lí thuyết tương đối đặc biệt của ông Đối xứng Lorentz từ trước đến nay vẫn trụ vững qua những lần kiểm tra, nhưng trong những năm gần đây, các nhà vật lí bắt đầu nghi ngờ thật ra nó có phải là một đối xứng chính xác của tự nhiên của hay không Họ được thúc đẩy chủ yếu bởi sự phát triển của các lí thuyết dây và lí thuyết hấp dẫn lượng tử vòng, những lí thuyết cố gắng làm cho... các lí thuyết dây và lí thuyết hấp dẫn lượng tử vòng, những lí thuyết cố gắng làm cho sự hấp dẫn có thể tương thích với vật lí lượng tử và cho phép khả năng đối xứng Lorentz có thể không còn chính xác nữa Để phát triển những lí thuyết này và những lí thuyết khác nữa, các nhà vật lí cần phải biết có hay không và khi nào thì tốc độ ánh sáng là khác nhau theo những hướng khác nhau Michelson và Morley... gian tới, mời các bạn đón xem) 20 Hành tinh ngoại mới phát hiện là một hành tinh đất đá Ảnh minh họa hành tinh ngoại CoRoT-7b, hành tinh nặng gấp 5 lần khối lượng Trái đất CoRoT-7b nằm ở phía trước, còn hành tinh CoRoT-7c chị em của nó nằm ở phía nền đằng sau (Ảnh: ESO/L; Calcada) Các nhà thiên văn đã có được bằng chứng tốt nhất từ trước đến nay rằng một hành tinh đang quay xung quanh một ngôi sao... chính xác hơn phép đo hồi năm 1887 của Michelson và Morley đến một trăm triệu lần Các định luật vật lí dường như là như nhau với mọi quá trình xảy ra trong phòng thí nghiệm đang chuyển động ở tốc độ không đổi và với bất kì hướng nào – một quan điểm căn bản gọi là đối xứng Lorentz Đối xứng này mang tên nhà vật lí học người Hà Lan, Hendrik Antoon Lorentz, người đã cố gắng giải thích kết quả vô hiệu của... đối tượng nhỏ hơn, vô tri vô giác, ví dụ như các nguyên tử Nhưng đội nghiên cứu tin rằng kĩ thuật của họ, sử dụng các laser được điều chỉnh tinh vi, sẽ sớm cho phép sự chồng chất của những thứ rất gần với một sinh vật sống Họ phác họa ra thí nghiệm đó trong một bài báo đăng trên trang chia sẻ bản thảo arXiv Ở mức độ cơ bản nhất của nó, cơ học lượng tử phát biểu rằng các hạt chỉ có thể tồn tại ở những... thế giới đất đá, rắn chắc giống hệt như hành tinh của chúng ta Hành tinh ngoài hệ mặt trời ấy (hay hành tinh ngoại), gọi tên là CoRoT-7b, đã được phát hiện ra hồi đầu năm nay bởi kính thiên văn vũ trụ CoRoT của Pháp Vật thể đó có bán kính chưa tới hai lần bán kính của Trái đất và đang quay cực kì gần ngôi sao bố mẹ của nó Người ta cho rằng nhiệt độ trên hành tinh ấy cao cỡ 2000 °C, khiến các nhà thiên... người ta tin là cấu thành nên khối chất của bề mặt Haumea, ở trên bề mặt bí ẩn ấy Sự biến thiên đó 25 có thể giải thích được, Lacerda nói, vì băng ở dạng kết tinh, chứ không phải dạng vô định hình Haumea cư trú ở xa xôi trong hệ mặt trời, ở một vùng gọi là vành đai Kuiper, một vành đai gồm các vật thể băng giá trải dài chừng từ quỹ đạo của Hải vương tinh ra đến nơi xa nhất của quỹ đạo Diêm vương tinh Trong... lên trở lại sau khi một đại dương mắcma đã vừa kết tinh xong Một số lí thuyết khác thì không cần đến nhu cầu phải có một đại dương mắc-ma hoàn toàn Warren, người không tham gia trong nghiên cứu Kaguya, phát biểu rằng công trình nghiên cứu anorthosite mới “gợi ý rằng bạn đã có một quá trình hết sức hiệu quả để tinh lọc khoáng chất đó” Sự phong phú và tinh khiết của loại đá ấy “khó mà dung hòa với bất... nhà vật lí biết được chỗ nào thì thế giới lượng tử kết thúc và thế giới vĩ mô của chúng ta bắt đầu 11 Mặt trăng hình thành từ đại dương mắc-ma Một nghiên cứu mới về mặt trăng cung cấp thêm bằng chứng cho lí thuyết tiến hóa địa chất đang chiếm ưu thế của nó Ảnh: NASA/JPL/USGS Giả thuyết hàng đầu về sự hình thành mặt trăng cho rằng một vụ va chạm dữ dội cách nay hàng tỉ năm đã đánh bật rất nhiều vật ... phát triển lí thuyết dây lí thuyết hấp dẫn lượng tử vòng, lí thuyết cố gắng làm cho hấp dẫn tương thích với vật lí lượng tử cho phép khả đối xứng Lorentz không xác Để phát triển lí thuyết lí thuyết... vào năm 1956 Ở đó, năm 1963, ông kế vị cha làm trưởng Khoa Vật lí lí thuyết Năm 1975, Aage Bohr, với Ben Roy Mottelson thuộc Viện Vật lí lí thuyết Bắc Âu (NORDITA) Copenhagen Leo James Rainwater... trình Dirac điện động lực học lượng tử khám phá họ không giúp cho nhà vật lí phát triển lí thuyết thống lớn vật lí hạt hay lí thuyết dây Nhưng đơn cực xuất chất từ tính, nên việc tìm hiểu tính