Tập thể CB,GV,NV nhà trường

Điều này có nghĩa là ống tuýp đó có thể sử dụng làm một siêu thấu kính, nó bắt lấy ánh sáng “phù du” thoát ra từ những vật nhỏ xíu và tập trung vào nó vào một hình ảnh có thể phóng đại[r]

(1)

© hiepkhachquay

Bản tin Vật lí

tháng 5/2009

(2)

Bản tin tổng hợp hàng tháng © thuvienvatly.com

(3)

Các nhà vật lí Đức vừa nghĩ phương thức chế tạo siêu chất liệu sử dụng để làm tăng độ phân giải kính hiển vi quang học Kĩ thuật cho lắng xen kẽ lớp chất bán dẫn kim loại lên bề mặt phẳng cuộn lớp lại thành ống tuýp giống bánh mì cuộn

Các phép đo sơ chương trình mơ máy tính cho thấy cuộn chất liệu sử dụng để chế tạo siêu thấu kính – dụng cụ ghi ảnh vật nhỏ nhiều so với khả sử dụng kính hiển vi quang học

Trong hình (a) vật rọi ánh sáng, chúng tán xạ theo hướng khác nhau, điều cần thiết để tập trung ánh sáng với vật kính kính hiển vi Nếu cac vật vành đai phía siêu kính thấu kính, ánh sáng tới bị tán xạ Tuy nhiên, số điện mơi khơng đẳng hướng, nên sóng thành phần ánh sáng truyền vào hướng xuyên tâm qua siêu thấu kính (thành ống) Điều minh họa hình (b) Các vật nằm vành đai phía ngồi trông lớn cách khoảng cách lớn

Những cấu trúc lạ

Siêu chất liệu cấu trúc xử lí kĩ thuật đặc biệt để phản ứng với ánh sáng xạ điện từ khác theo kiểu khác với vật liệu thông thường Chúng không sử dụng để chế tạo siêu thấu kính mà cịn cho dụng cụ kì lạ khác, ví dụ áo chồng tàng hình

(4)

2 thuvienvatly.com | © hiepkhachquay

Tuy nhiên, nhờ cách tân triển khai ngành công nghiệp bán dẫn, việc tạo cấu trúc cỡ nano mét dễ dàng Không may cấu trúc có xu hướng phẳng thấu kính hiệu phải có độ cong thích hợp khơng gian 3D

Cuộn tui lại

Stefan Mendach, Stephen Schwaiger, Markus Broell cộng trường đại học Hamburg vừa đưa phương pháp chế tạo siêu chất liệu phẳng tự “cuộn lại” thành ống tuýp sử dụng siêu thấu kính

Đội nghiên cứu bắt đầu với chất gallium arsenide (GaAs) có tráng lớp nhơm arsenide dày 40 nm Rồi loạt ba lớp - indium gallium arsenide (InGaAs); GaAs; nhôm – đặt chồng lên Mỗi lớp dày khoảng 20 nm

Các lớp InGaAs GaAs có khả nguyên tử khác chút, nghĩa lớp bị kéo căng Khi lớp nhơm arsenide bị loại bỏ phương pháp hóa học, cấu trúc – nỗ lực nhằm hạ bớt sức căng – tự động cuộn lại thành ống với bán kính ngồi chừng μm Quá trình cuộn lại khoảng 30 giây

Tập trung vào hướng xuyên tâm

Đội nghiên cứu tạo vài ống tuýp khác với chiều dày lớp nhơm khác Sau đó, họ đặt nguồn sáng nhỏ xíu vào bên ống tuýp đo xem ánh sáng truyền qua thành ống hàm tần số Cách cho phép đội nghiên cứu đo tần số plasma siêu chất liệu

Hằng số điện môi siêu chất liệu – khả truyền sóng điện từ – liên quan đến tần số plasma Các nhà nghiên cứu nhận thấy tần số plasma – số điện mơi - thay đổi phạm vi rộng từ ánh sáng lục hồng ngoại cách dễ dàng cách điều chỉnh tỉ số chiều dày lớp kim loại lớp bán dẫn

Vì siêu chất liệu có dạng hình trụ, nên đường ánh sáng theo hướng xuyên từ theo bán kính ống (và số điện mơi vậy), khí cho ánh sáng theo hướng tiếp tuyến với lớp Đối với ánh sáng tần số plasma, ánh sáng xuyên tâm chịu số điện mơi tương đối lớn, cịn ánh sáng theo hướng tiếp tuyến chịu số điện môi tương đối nhỏ Kết ánh sáng bị tập trung vào hướng xuyên tâm

Tóm lấy phù du

(5)

© hiepkhachquay | Bản tin Vật lí tháng 5/2009 Mendach phát biểu với physicsworld.com độ phóng đại cống khơng để lớn để xác nhận chúng sử dụng làm siêu thấu kính Thay thế, họ đưa phép đo quang học họ chương trình mơ máy tính, kết cho thấy chúng thực

Theo Mendach, độ phóng đại tăng thêm cách tạo ống tuýp có tỉ số đường kính ngồi đường kính lớn – mà đội nghiên cứu khảo sát, với áo chồng tàng hình

Mendach tin siêu thấu kính dùng để tạo hệ thống ghi ảnh lượng nhỏ xíu chất lỏng chứa tế bào sống bơm vào ống, chúng ghi ảnh tế bào Ơng nói ống dùng để tập trung chùm tia laser vào đốm nhỏ xíu, điều có ích việc thực nghiên cứu quang phổ phân giải không gian

(6)

Hộp nano phá kỉ lục kích thước

Các nhà nghiên cứu Đan Mạch Đức vừa sử dụng kĩ thuật xếp hình origami để chế tạo hộp kích cỡ nano mét với nắp đậy mở Chiếc hộp cấu tạo từ ADN có kích cỡ 42 x 36 x 36 nm, nghĩa dễ dàng mang chuyển loại hàng hóa nhỏ xíu đa dạng, ví dụ virion đơn ribosome Theo nhà khoa học, cịn dùng làm bình chứa cho phân phối thuốc làm loại sinh cảm biến

Cơ chế mở khóa cảm ứng tín hiệu hộp ADN a) Một mơ hình ngun tử hộp ADN giữ kín “khóa” b) Nếu hai “khóa” có mặt nắp hộp mở (Ảnh: Ebbe Sloth Andersen)

Chiếc hộp ADN cấu trúc nhân tạo tự lắp ráp lớn phức tạp báo cáo tính nay, theo giải thích Jorgen Kjems thuộc trường Đại học Aarhus Nó hộp nhỏ chế tạo

Phương pháp origami ADN phát triển Mĩ Paul Rothemund Caltech hồi năm 2006 đầu sử dụng để xây dựng cấu trúc ADN 2D Origami tiếng Nhật gọi nghệ thuật xếp giấy – kĩ thuật ADN yêu cầu gấp nếp sợi gen ADN thành Điều thực cách thêm 200 chuỗi nhỏ ADN tổng hợp gọi “sợi nguyên liệu”

Kjems cộng mở rộng kĩ thuật cách phát triển phần mềm gấp nếp cấu trúc nano 2D nào, cịn gấp cấu trúc 3D, ví dụ hộp nano họ

(7)

© hiepkhachquay | Bản tin Vật lí tháng 5/2009 Chiếc hộp đủ lớn để giữ ribosome poliovirus sáu mặt hình thành từ chuỗi xoắn ADN song song, nối khớp gấp thành hình dạng nhờ 220 sợi hạt nhân tổng hợp ngắn (hay oligonucleotide)

Cái nắp hộp đóng lại hai chuỗi ADN nắp nhận hai chuỗi tương ứng bên hộp Hai chuỗi ADN sau hình thành gần hộp

Tuy nhiên, ngồi cịn xảy tượng khác: hai chuỗi ARN ADN bên ngồi định hình thành nên chuỗi dài với hai khóa ADN bên hộp Hai chuỗi bên “cạnh tranh” với xoắn bên khóa mở nắp “Cái nắp tự động mở nhờ lực đẩy điện tích âm bên hộp”, Kjems nói

Một loại cảm biến

Ngồi việc có khả mang phân phối thuốc bên tế bào, hộp cịn hoạt động khuếch đại Đây có mặt hai phân tử ADN dẫn đến phóng thích số lượng lớn hợp chất truyền tin bên hộp, theo Kjems Vì thế, sử dụng để phát triển loại sinh cảm biến

Đội nghiên cứu, gồm nhà nghiên cứu đến từ Viện Hóa Sinh Max Planck Đại học Göttingen, hai Đức, kiểm tra phân phối thuốc bên tế bào cách sử dụng hộp nano

(8)

Chất cách điện Mott trữ được ánh sáng

Các nhà vật lí vừa lưu trữ xung ánh sáng đám mây nguyên tử cực lạnh thời gian lên tới 240 ms – lâu chừng 40 lần so với kỉ lục trước Họ thực kì cơng việc xếp nguyên tử vào cấu trúc kiểu mạng nguyên tử bị cấm chuyển động xung quanh Trạng thái này, gọi chất cách điện Mott, sau tái phát xạ xung theo yêu cầu

Mặc dù trước người ta lưu trữ ánh sáng chất rắn vài ba giây, lợi chất khí nguyên tử ánh sáng lưu trữ photon thời điểm, có ích vào lúc việc xây dựng hệ thông tin lượng tử Một lợi quan trọng chất khí nguyên tử nhà vật lí có nhiều kĩ thuật quang lượng tử tầm tay họ để điều khiển trình lưu trữ

Thật vậy, nghiên cứu này, Immanuel Bolch thuộc trường Đại học Johannes Gutenberg Đức cộng điều khiển hướng mà xung ánh sáng phát xạ trở lại từ chất khí cực lạnh

Khơng cho phép di chuyển

Đội khoa học – có nhà vật lí đến từ Viện Khoa học Weizmann Israel Đại học Harvard – bắt đầu với chất khí cực lạnh gồm chừng 90 000 nguyên tử rubidium-87 mạng quang hình thành giao chéo chùm laser Bước sóng chùm tia laser thiết đặt cho chúng không tương ứng với bước sóng ánh sáng bị hấp thụ phát xạ nguyên tử

Mỗi nút mạng bí chiếm giữ nguyên tử laser điều chỉnh cho nguyên tử phải vượt qua hàng rào lượng lớn để nhảy sang nút mạng lân cận Cấu hình đặt tên chất cách điện Mott tương tự chất rắn electron dẫn bị định xứ tương tác mạnh nguyên tử

Các nhà nghiên cứu sau thiết đặt từ trường cho nguyên tử, đưa chúng tách thành hệ ba trạng thái đặc biệt gồm hai mức khác trạng thái trạng thái kích thích Sự chuyển tiếp mức trạng thái kích thích kích hoạt laser “dị” tương đối yếu, chuyển tiếp mức điều khiển laser “ghép cặp” mạnh nhiều

Mờ đục trở nên suốt

(9)

© hiepkhachquay | Bản tin Vật lí tháng 5/2009 Thủ thuật lưu trữ xung sáng tắt laser ghép cặp laser dò chất khí Chùm laser dị bị chất khí hấp thụ, tạo kiểu biến thiên theo không gian spin nguyên tử - “sóng spin” in dấu vết lên chất khí nguyên tử Nếu laser ghép cặp bật lên trở lại, laser dị “tái tạo” từ sóng spin Đội nghiên cứu sử dụng kĩ thuật để lưu trữ xung thời gian lên tới khoảng 240 ms

Trong thí nghiệm chất khí nguyên tử khác, chuyển động nguyên tử làm suy biến mẫu sóng spin nhanh chóng – kết xung ánh sáng lưu trữ vài ba mili giây Nhưng nguyên tử trạng thái cách điện Mott không chuyển động xung quanh, xung lưu trữ tồn lâu nhiều

Vài ba giây

Thật vậy, Bloch phát biểu với physicsworld.com kĩ thuật trau chuốt thêm để đạt thời gian lưu trữ lâu chừng vài ba giây cách điều chỉnh bước sóng laser hình thành nên mạng quang cho ánh sáng có bước sóng khác nhiều so với bước sóng cộng hưởng nguyên tử

Đội nghiên cứu xung sáng phát trở lại theo hướng khác với quỹ đạo ban đầu Việc thực cách trước tiên lưu trữ xung sáng môi trường chiếu chùm laser thứ ba, làm thay đổi sóng spin nguyên tử theo cách điều khiển Làm vậy, họ làm lệch xung ban đầu 20 mili radian – chừng độ

Nguồn phát photon độc thân

Bloch tin chất cách điện Mott nguyên tử sử dụng làm nguồn phát photon độc thân cách kích thích sóng spin nhỏ xíu chất khí qua nguyên tử Rydberg Đây ngun tử có electropn bị kích thích vào trạng thái lượng cao – dẫn tới chế nghẽn Rydberg, nhờ có mặt nguyên tử Rydberg ngăn cản kích thích nguyên tử lân cận

Các chất khí nguyên tử cho phép tương tác mạnh nguyên tử, sử dụng để tạo cổng lượng tử hiệu cho trạng thái spin nguyên tử - từ tạo cổng lượng tử cho điện toán lượng tử

(10)

Bóng đèn nano làm sáng tỏ ranh giới lượng tử - cổ điển

Hình ảnh bóng đèn nóng sáng nhỏ giới nhìn góc độ phóng đại tăng dần (Ảnh: Regan Group, UCLA)

Với ống nano carbon dùng làm dây tóc, nhà vật lí Mĩ chế tạo bóng đèn nóng sáng nhỏ giới Đội khoa học sử dụng đèn nhỏ xíu để nghiên cứu ranh giới mơ hồ học lượng tử nhiệt động lực học – trước ngạc nhiên họ, họ nhận thấy lí thuyết Planck xạ vật đen, lí thuyết áp dụng cho vật lớn, thích hợp thang bậc nano

(11)

© hiepkhachquay | Bản tin Vật lí tháng 5/2009 Điều cuối dẫn tới phát triển học lượng tử, lí thuyết hoạt động tốt mô tả vài hạt nhỏ xíu Ngược lại, nhiệt động lực học quan tâm tới hệ có nhiều hạt – tồn phân tử lít khơng khí, chẳng hạn

Rộng 100 nguyên tử

Chiếc bóng đèn nóng sáng Chris Regan cộng Đại học California Los Angeles chế tạo Dây tóc ống nano carbon đơn rộng 100 nguyên tử đứng chân chân địa hạt cổ điển lượng tử nhờ kích thước nhỏ Với chưa tới 20 triệu nguyên tử, dây tóc ống nano vừa đủ lớn cho định luật nhiệt động lực học thống kê áp dụng, vừa đủ nhỏ để phân tử, hệ lượng tử

“Mục tiêu chúng tơi tìm hiểu xem định luật Planck phải sửa đổi cấp độ chiều dài nhỏ”, Regan nói “Vì hai chủ đề (bức xạ vật đen) kích cỡ nhỏ (nano) nằm ranh giới hai lí thuyết, nên chúng tơi nghĩ hệ triển vọng để khảo sát”

Các nhà nghiên cứu chế tạo bóng đèn nhỏ xíu với cơng cụ chế tạo mà công nghiệp bán dẫn sử dụng để chế tạo vi xử lí máy tính Họ in khắc dây vàng thành vân nối với ống nano carbon lơ lửng lỗ trống chip silicon Sau họ đặt chip buồng chân khơng, giữ vai trị bóng đèn, bảo vệ sợi dây tóc khỏi bị đốt cháy

Cho dịng điện qua dây tóc làm cho nóng lên lóe sáng Khi tắt dịng, sợi dây tóc q nhỏ để trơng thấy, chí kính hiển vi quang học, bị lượng hóa xuất dạng điểm sáng nhỏ xíu nhìn thấy mắt trần

Kiểm tra định luật Planck

Đội khoa học ddax nghiên cứu ánh sáng phát sợi dây tóc ống nano carbon kính hiển vi quang học với lọc màu khác “Định luật Planck cho biết cường độ ánh sáng hàm bước sóng nhiệt độ”, Regan phát biểu với

physicsworld.com “Bằng cách thay lọc màu dòng điện đưa vào, chúng tơi làm

thay đổi tương ứng bước sóng lẫn nhiệt độ Cách cho phép chúng tơi so sánh tiên đốn Planck với chúng tơi phát từ bóng đèn ống nano carbon”

Ống nano carbon tạo bóng đèn dây tóc lí tưởng vừa nhỏ vừa bền nhiệt độ cao Sử dụng carbon làm dây tóc bóng đèn ý tưởng mới: bóng đèn thương mại Thomas Edison có dây tóc carbon Thật vậy, bóng đèn giống y bóng đèn Edison, trừ chỗ sợi dây tóc hẹp 100.000 lần ngắn 10.000 lần

Nguồn ánh sáng kết hợp?

(12)

(như laser chẳng hạn) kết hợp, bóng đèn nóng sáng thơng thường tạo ánh sáng không kết hợp “Trong trường hợp chúng tơi, tồn photon nóng sáng tạo bước sóng nhau”, Regan giải thích, “cho nên chúng tơi khơng trơng đợi chúng khơng tương quan với bóng đèn bình thường”

Các nhà du hành chuẩn bị nâng cấp Hubble

Hôm 13/4, tàu thoi Atlantis, với bảy nhà du hành, phóng lên thành công từ Trung tâm Vũ trụ Kenedy, Florida (Ảnh: NASA)

(13)

© hiepkhachquay | Bản tin Vật lí tháng 5/2009 11 Cuối hơm 13/4, tàu thoi vũ trụ Atlantis, với phi hành gia, phóng lên thành cơng từ Trung tâm Vũ trụ Keneday Florida, để tiến hành sứ mệnh bảo dưỡng thứ tư sứ mệnh bảo dưỡng cuối Hubble

Mất 11 ngày, sứ mệnh nhắm tới nâng cấp “suất quan sát” quang học Hubble lên 100 lần Cả thảy có chuyến không gian lên kế hoạch – chuyến kéo dài

Công việc nâng cấp chủ yếu thay camera trường rộng Hubble Camera mới, hoạt động vùng tử ngoại qua phổ khả kiến vào vùng hồng ngoại, cho phép Hubble trông thấy thiên hà mờ nhạt xa xơi hình thành vài ba trăm triệu năm sau Big Bang

“Giờ Hubble trơng thấy thiên hà già cỡ 12,9 tỉ năm tuổi”, theo Kimberly Weaver, nhà thiên văn vật lí Trung tâm Bay Vũ trụ Goddard NASA Maryland “Với thiết bị mới, Hubble nhìn xa q khứ có lẽ thấy thiên hà hình thành lúc 500 triệu năm sau Big Bang”

Một chuyến độc lập lắp đặt thiết bị – Máy ghi phổ nguồn gốc vũ trụ - lên Hubble tiết lộ thông tin nhiệt độ, mật độ, vận tốc thành phần hóa học vật thể mà quan sát thấy

Các nhà du hành sửa chữa Máy ghi phổ Ảnh Kính thiên văn Vũ trụ, thiết kế để hoạt động bước sóng tử ngoại bước sóng quang học bị hỏng hồi năm 2004 sau trục trặc nguồn điện Thiết bị tiết lộ thông tin nhiệt độ chuyển động khối khí

Các nhà du hành Atlantis thử sửa lại thiết bị Camera tiên tiến dùng cho khảo sát, ngừng hoạt động hồi năm 2007 mạch điện ngắn linh kiện điện tử ngừng hoạt động Camera tăng sức mạnh phân giải camera trường rộng lên thêm 10 lần

Sứ mệnh bảo dưỡng cuối ban đầu lên kế hoạch tháng 11 vừa qua Nó bị hỗn lại vào cuối tháng sau trục trặc xảy với máy tính đặt Hublle, thiết bị sửa chữa sứ mệnh tới

(14)

Châu Âu phóng tàu thám hiểm vũ trụ

(Ảnh: ESA)

Hai sứ mệnh đột phá nhằm lập đồ hình dạng vũ trụ nghiên cứu hình thành thiên hà sớm phóng lên thành công tên lửa Arian-5 từ vùng đất Guiana thuộc Pháp Các vệ tinh Herschel Planck, Cơ quan Không gian châu Âu (ESA) chế tạo, rời bệ phóng lúc 13:12 địa phương từ Trung tâm Vũ trụ Guiana Kourou

(15)

© hiepkhachquay | Bản tin Vật lí tháng 5/2009 13 Vệ tinh đến nơi trước, chừng hai tháng, Planck – đài quan sát vi sóng kiểu Tàu thăm dị Vi sóng Bất đẳng hướng Wilkinson (WMAP) NASA, L2 Planck khảo sát vũ trụ thành phần vũ trụ cách đo đạc tinh vi xạ vi sóng vũ trụ (CMB) – tàn dư Big Bang

“Planck mang lại bước nhảy lớn kiến thức”, theo Nazzareno Mandolesi thuộc Viện Thiên văn Vật lí Vật lí Vũ trụ Bologna, nhà nghiên cứu cho hai thiết bị Planck, chúng đo CMB tần số từ 27 GHz đến THz

Hơn tháng sau đó, Herschel, đặt theo tên nhà thiên văn học gốc Đức, người vào năm 1781 khám phá Thiên Vương tinh, gia nhập nhóm quỹ đạo xung quanh L2 rộng nhiều so với Planck Chiếc kính thiên văn hồng ngoại xa hạ mili mét nghiên cứu vật thể lạnh vũ trụ, từ thời kì ngơi thiên hà hình thành ngày

“Herschel kính thiên văn hồng ngoại lớn thật đầu tiên”, theo nhà thiên văn vật lí Michael Rowan-Robinson thuộc trường Cao đẳng Hồng gia London “Đây lần có cảm giác hợp thức hình thành thiên hà [khác]”

Tiếng vọng vũ trụ

Sứ mệnh Planck có mục tiêu gây ý Herschel: lập đồ CMB cách chi tiết từ trước đến CMB tạo 400.000 năm sau Big Bang, proton, neutron electron nguyên thủy hình thành nên nguyên tử trung hòa cho phép photon cuối chuyển động tự Các photon tiếp tục hành trình kể từ ấy, bị trải tần số vi sóng giãn nở vũ trụ

Vệ tinh thám hiểm Phông Vũ trụ (COBE) NASA làm cho lĩnh vực trở thành tâm điểm nóng vào năm 1992 tiết lộ CMB khơng đồng mà có sai lệch nhỏ mang thơng tin vũ trụ sơ khai

“Nó làm biến đổi hoàn toàn lĩnh vực nghiên cứu”, theo nhà thiên văn vật lí Pedro Ferreira thuộc Đại học Oxford Các nhà nghiên cứu đưa vào nghiên cứu số lượng lớn thiết bị mới, đặt mặt đất, máy bay quỹ đạo, có WMAP Planck

Giá trị thí nghiệm Planck thí nghiệm CMB khác chúng cung cấp số liệu thô vũ trụ thời kì sơ khai Các nhà vũ trụ học tin vũ trụ lúc sinh chịu thời kì tăng trưởng cực nhanh gọi thời kì lạm phát Ferreira nói Planck có khả “phân biệt lí thuyết khác lạm phát cho biết lí thuyết thật có giá trị”

(16)

Thách thức lớn Planck phát loại phân cực trước chưa quan sát thấy gọi “mode B”, lần ngược trở thời kì lạm phát xác định mật độ sóng hấp dẫn nguyên thủy

Kiểm tra gương kính thiên văn Herschel (Ảnh: ESA)

“Đây tín hiệu truyền mà không bị trở ngại kể từ thời Big Bang”, Ferreira nói Nếu chúng phát hiện, Ferreira nói, sóng cho biết chế làm phát sinh chúng thời khắc vũ trụ, gây lạm phát, có trước Big Bang hay khơng

Con mắt bầu trời

Herschel có hai mục tiêu: nghiên cứu hình thành thiên hà chúng ta; hình thành thiên hà vũ trụ Thật khó trơng thấy vùng hình bước sóng khả kiến chúng thường bị che lấp khí bụi chặn ánh sáng khả kiến Ánh sáng hồng ngoại chọc thủng Herschel có độ phân giải để tiết lộ chi tiết làm đám mây nguyên tử phân tử lạnh hợp thành

Vì nước khí hấp thụ phần nhiều xạ hồng ngoại đến từ vũ trụ, nên nhà thiên văn từ lâu cố gắng đưa kính thiên văn lên phía bầu khí IRAS, sứ mânhj Mĩ-Anh-Hà Lan hồi năm 1983, sứ mệnh lập đồ toàn bầu trời, sau Đài quan sát Vũ trụ Hồng ngoại (ISO) ESA thập niên 1990 Kính thiên văn Vũ trụ Spitzer NASA

(17)

Helium thật nặng nề để phóng lên quỹ đạo, làm hạn chế kích cỡ gương phóng lên chưa tới 1m, thành hạn chế độ phân giải góc Hơn nữa, helium cuối bay hơi, thời gian sống hạn chế sứ mệnh vài ba năm

Vì Herschel nhìn vào bước sóng dài chút so với sứ mệnh hồng ngoại trước đây, chấp nhận gương kính thiên văn cần làm lạnh “thụ động” xuống 80K độ lạnh khơng gian bên ngồi, để detector helium lỏng

Điều cho phép Herschel có gương bề ngang 3,5m, gương lớn từ trước đến đưa vào không gian Vệ tinh Herschel nghiên cứu ánh sáng với bước sóng 55–670 µm Ở góc độ khác, Herschel nhìn trở lui vào vũ trụ sơ khai để xem hình thành thiên hà khơng thể nhìn thấy thiết bị kiểu Kính thiên văn vũ trụ Hubble lí bụi khí

(18)

LED hữu cơ phát ánh sáng trắng

Đi tìm nguồn sáng thân thiện với môi trường, LED hữu từ lâu chào hàng lựa chọn hấp dẫn Chúng hiệu nhiều so với bóng đèn thông thường không giống ống huỳnh quang, chúng khơng chứa chất thủy ngân độc hại Giờ nhà nghiên cứu Đức vừa chế tạo đèn LED từ vật liệu hữu có hoạt động hiệu bóng đèn truyền thống

Các đi-ôt phát quang phát ánh sáng đơn sắc electron chúng kết hợp với lỗ trống, hình thành nên “exciton” Đèn LED chuẩn chế tạo từ vật liệu vơ tìm thấy ứng dụng rộng rãi chiếu bóng đèn thương mại hiệu cao chúng Ví dụ, khu vực hồ bơi Water Cube Olympic Bắc Kinh hồi mùa hè năm ngoái sử dụng gần nửa triệu LED đỏ, lục lam

Trong năm gần đây, nhà nghiên cứu bắt đầu phát triển sóng LED sử dụng chất liệu hữu polymer Ngồi việc thân thiện mơi trường vứt đi, đèn LED cịn có lợi phát photon ngưỡng màu sắc mang lại ánh sáng trắng Nay đội nhà vật lí vừa thiết kế lại cấu trúc bên đèn LED hữu để sản xuất bóng đèn ánh sáng trắng sáng nhiều lần

“Rõ ràng nguồn sáng lạ, LED hữu cơ, phải có hiệu suất cao có thể, thắp sáng sử dụng lượng lớn điện tiêu thụ tòa nhà – Mĩ 22%”, theo Karl Leo, nhà nghiên cứu Đại học Dresden

Một phương thức triển vọng chế tạo đèn sáng trắng tráng cho LED lớp phosphor, làm biến đổi ánh sáng đơn sắc thành ánh sáng đỏ, lục lam Trở ngại tính thiếu hiệu quả; 80% photon phát bị bắt chất phát xạ LED lớp phosphor xung quanh

Leo đội ông khắc phục trở ngại việc tối ưu hóa ghép cặp lớp phosphor polymer Bằng cách đưa phosphor lam, lục đỏ vào lớp phát xạ, họ tạo hệ cho phép nhiều photon bên ngồi

Các ống huỳnh quang chuẩn phát ánh sáng với hiệu suất lượng 60 – 70 lumen/Watt đa số LED hữu có hiệu suất 44 lumen/Watt Công bố kết họ tờ Nature, đội nghiên cứu từ trường Dresden báo cáo hiệu suất

lượng 90 lumen/Watt, với giá trị cực đại tiềm 124

“Đây điểm quan trọng tin tốt lành cho việc thay tồn bóng đèn huỳnh quang đèn huỳnh quang compact giới nguồn sáng thân thiện với môi trường hơn”, theo Colin Humphreys, giáo sư khoa học vật liệu Đại học Cambridge

(19)

© hiepkhachquay | Bản tin Vật lí tháng 5/2009 17 Leo phát biểu với physicsworld.com đội ông làm việc sát cánh với công ti spin-off họ, Novelad AF, để phát triển chất lượng ánh sáng lẫn hiệu lượng “Chúng muốn kiểm tra nguồn phát ánh sáng lam thẩm hơn, nhằm tránh ánh sáng có màu vàng mà có nay”, ơng nói

Chế tạo được graphene mẫu lớn

Graphene làm cách mạng hóa ngành điện tử trước tiên cần số lượng hàng lớn

Các nhà nghiên cứu Texas người tạo mẫu kích cỡ centi mét graphene – carbon dày nguyên tử mệnh danh “chất liệu diệu kì” tính chất vật lí có khơng hai Mẫu lớn nhiều so với mẫu có thường vào cỡ micro mét Richard Piner đội ông Đại học Texas vừa sử dụng kĩ thuật lắng đọng hóa học để ni graphene họ màng đồng mỏng

(20)

hơn nhiều so với chúng truyền mạch điện thông thường chế tạo từ silicon Các kĩ sư chế tạo số linh kiện graphene sơ bộ, transistor nhân tần số Tuy nhiên, việc chế tạo mạch gốc carbon cần đến mẫu graphene lớn chất lượng cao tích hợp chung với silicon

Kể từ khám phá vào năm 2004, có nhiều phương thức nhằm tách graphene khỏi mẫu lớn carbon Một kĩ thuật ưa chuộng bóc tách phương pháp giới lớp graphene bóc khỏi graphite với “băng dính” Tuy nhiên, tinh vi chất dày nguyên tử, nên kĩ thuật bóc tách thường tạo lớp graphene cấp độ nano

“Họ nói mẫu graphene 30 cm thứ chén thánh điện tử học carbon việc đạt tới bậc độ lớn bước tiến quan trọng”, theo lời Richard Piner, nhà nghiên cứu Đại học Texas

Piner cộng ông sử dụng phương pháp khác nuôi graphene chất nền, sử dụng lắng đọng hóa học Lấy mảnh đồng dày 25 µm, họ thêm vào hỗn hợp methane (CH4) hydrogen, sau đun nóng thiết bị lên 1000 độ

Celsius Từng lớp graphene sau lắng đồng thành mảng cm đến cm “Kết quan trọng đại diện cho liên kết chiếu ngành công nghiệp chế tạo graphene lớn cho ứng dụng ngành điện tử học tích hợp gốc graphene”, theo Roman Sordan, nhà nghiên cứu vật liệu Viện Công nghệ Milan

Trước đây, nhà nghiên cứu sử dụng bốc bay hóa học với kim loại khác phương pháp hạn chế chất lượng kích cỡ tăng trưởng carbon Ví dụ, nickel chào hàng đầy triển vọng, carbon hịa tan cao kim loại nhiều lớp graphene có xu hướng hình thành ranh giới dạng hạt

Nay đội nghiên cứu đến từ Texas chế tạo mẫu graphene lớn, bước phát triển kĩ thuật vận chuyển cẩn thận carbon từ đồng sang chất bán dẫn – giống silicon Piner phát biểu với physicsworld.com nỗ lực ban đầu mang lại thành công hạn chế “Chúng ta làm việc thực tế graphene kị nước bề mặt chất lỏng… mềm mại”, ơng nói

(21)

Giới vật lí Áo phản đối nước rút khỏi CERN

Một số liệu thu thập detector CMS vào hôm 10 tháng năm 2008, LHC hoạt động thời gian ngắn Các nhà vật lí người Áo có tham gia thí nghiệm đó, phủ họ

hiện muốn rút bỏ tư cách thành viên CERN (Ảnh: CERN)

Các nhà nghiên cứu Áo vừa bắt đầu kiến nghị trực tuyến nhằm phản đối định quốc gia rút lui khỏi phịng thí nghiệm vật lí hạt CERN Cho đến nay, có 150 người kí vào kiến nghị, gởi tới Johannes Hahn, trưởng khoa học Áo, người công bố vào hôm thứ năm, 07/05, quốc gia cắt bỏ chi phí tài trợ cho CERN trị giá chừng 20 triệu bảng năm

Quyết định rút lui khỏi CERN sau thành viên 50 năm tròn đến hàng tháng trước Cỗ máy Va chạm Hạt nặng Lớn (LHC) – máy gia tốc hạt lớn giới – khởi động

(22)

Nước Áo cung cấp 2,2% ngân quỹ CERN với phần lại 19 thành viên khác phịng thí nghiệm chi trả Tuy nhiên, 20 triệu bảng mà nước Áo chi cho CERN chiếm tới 70% chi phí tài trợ nước Áo cho nghiên cứu quốc tế

Các nhà vật lí Áo giận ngân quỹ khoa học tăng thêm 15% năm nay, chi phí thành viên CERN chiếm khoảng 0,5% tổng ngân quỹ khoa học

“Tôi thật lúng túng trước định khoa học đưa mà không tham khảo ý kiến ai”, theo Christian Fabjan, giám đốc Viện Vật lí Năng lượng cao Viện Hàn lâm khoa học Áo Vienna

“Sự rút lui cú địn đau cho nghiên cứu hàn lâm”, Fabjan nói, “và gởi tín hiệu khủng khiếp tới cộng đồng quốc tế đến nhà nghiên cứu Áo làm nghiên cứu bản”

Fabjan nói viện ông hứa hẹn tài trợ thêm vài ba năm định thực thi, ông thừa nhận nước Áo trở thành công dân “hạng hai” CERN định phê chuẩn

Nước Áo chủ yếu đóng góp cho xây dựng Compact Muon Solenoid, bốn detector lớn LHC, chúng tìm kiếm boson Higgs tìm chứng cho vật lí học ngồi Mơ hình Chuẩn, siêu đối xứng, hay chiều thêm vào Ở đây, người ta thiết kế hệ nhằm phát đo xung lượng hạt cá lẻ thu từ va chạm lượng cao

“Tơi thấy rút lui thật kì cục”, theo Anton Rebhan, nhà lí thuyết Đại học Công nghệ Vienna, người trước làm việc khoa lí thuyết CERN với tư cách nghiên cứu sinh “Tôi gặt hái nhiều từ khả thực nghiên cứu CERN, nơi khơng cịn mở cửa cho nhà vật lí Áo trẻ tuổi [nếu định thực hiện]”

(23)

An ninh lượng tử toàn cầu

Một đội nhà vật lí đến từ nước Áo vừa gởi cặp photon vướng víu, chúng sử dụng để mã hóa tin nhắn với an tồn tuyệt đối, kính thiên văn đặt cách 144 km quần đảo Canary Các nhà nghiên cứu nói bảo tồn tính vướng víu khoảng cách cho thấy tính khả thi việc thực mật mã lượng tử, sử dụng mạng lưới vệ tinh toàn cầu

Mật mã lượng tử khai thác định luật học lượng tử để tạo khóa khơng thể bẻ khóa dùng cho mã hóa giải mã tin nhắn Các khóa cấu thành từ trạng thái hạt lượng tử, ví dụ phân cực photon, giá trị chúng khơng độc lập với quan sát Cho nên kẻ nghe trộm hi vọng đọc giá trị khóa bí mật tiết lộ có mặt hay ta tiến trình

Anton Zeilinger cộng khai thác đặc điểm kì lạ học lượng tử gọi “sự vướng víu” nhờ hoạt động đo trạng thái hạt tức thời làm thay đổi trạng thái hạt Hiệu ứng dùng cho mã hóa việc đo phân cực photon bị vướng víu cảm hứng trạng thái giống photon bị vướng víu Nếu photon cá lẻ từ cặp gởi đến hai địa điểm khác nhau, khóa bảo mật chia sẻ mạng lưới nhiều người

Cách hai năm, nhóm Zeilinger chứng minh họ gởi photon từ cặp bị vướng víu hai trạm quan sát độc lập quần đảo Canary cách 144 km Tuy nhiên, thật khó phát triển hệ thống họ hiệu ứng nhiễu bầu khí quyển, khiến người ta khó phân biệt photon chùm tia với ánh sáng tản lạc

Nay nhà nghiên cứu nâng cấp nguồn phát họ cho truyền hai photon vướng víu, sử dụng hai kính thiên văn độc lập La Palma Họ tạo photon vướng víu cách chiếu chùm laser vào tinh thể để tạo cặp Một độ trễ thời gian nhro truyền photon cặp cho phép photon cá lẻ nhận dạng tới kính thiên văn nhận đảo Tenerife

Thành viên đội nghiên cứu Vienna, Rupert Ursin, phát biểu với physicsworld.com

rằng khoảng cách đủ đế thiết lập tính khả thi mật mã lượng tử gốc vệ tinh Tuy nhiên, phần khó khăn việc bảo tồn tính vướng víu chùm tia truyền khí Trái đất Nhưng Ursin tin khó khăn khắc phục cách gởi chùm tia từ vệ tinh sang vệ tinh sau gởi thẳng đứng xuống máy nhận – chúng cần truyền vài ba km khí

(24)

Các nhà nghiên cứu người Áo làm việc với nhà vật lí Tây Ban Nha nhằm phát triển nguồn nguyên mẫu photon vướng víu mà Ursin nói đưa vào khơng gian vào khoảng năm 2014 Ông thêm tên lửa dùng để mang thiết bị đó, Cơ quan Khơng gian châu Âu phóng, cung cấp nguồn photon độc thân, mang lại kiểm nghiệm phương pháp đối thủ cho phân bố khóa lượng tử

Nghiên cứu công bố tờ Nature Physics

“Hợp xướng” phát tiếng rít khơng gian bí ẩn

Ảnh minh họa vành đai Van Allen Trái đất

Nếu khơng có đấy, nhà du hành vệ tinh có lẽ bị dội mưa electron lượng gây chết người Nó “tiếng rít plasma khí quyển” – sóng vơ tuyến tự nhiên nằm chỗ bên Trái đất làm lệch electron lượng cao ngồi khơng gian vào an tồn bầu khí Kể từ khám phá cách 40 năm, chẳng có dám chắn nguồn gốc nó, nhà nghiên cứu đến từ Mĩ, Thụy Điển Pháp khẳng định có câu trả lời

(25)

Tiếng rít có ích

Các nhà khoa học từ lâu biết từ trường Trái đất bắt lấy hạt lượng cao, có electron, vào vùng chuyển động quay tròn bao quanh hành tinh, gọi vành đai Van Allen Có hai vành đai vật chúng cách nhau, nằm Trái đất từ 10 000 đến 20 000 km, plasma, nơi plasma lượng thấp quay tròn theo hướng ngược lại Tiếng rít plasma sóng điện từ thuộc tần số từ 200 Hz đến kHz, thành phần từ thêm vào từ trường cảu Trái đất, nhờ làm lệch hướng electron khỏi quỹ đạo bình thường chúng vào khí

Có ba giả thuyết chủ yếu mơ tả tiếng rít phát sinh Thứ sấm chớp, với cú sét tạo sóng vơ tuyến mạng rị vào khơng gian Thứ hai, có khả năng, phát sinh từ nhiễu loạn từ phông nền, cấp lượng dạng phân bố electron không bền làm khuếch đại tín hiệu nhiễu vơ tuyến Ý tưởng thứ ba cho tiếng rít phát sinh từ phân bố electron không bền, phân bố nằm bên plasma phát tiếng rít hợp xướng – loại tiếng rít khơng liên tục – truyền vào bên

Ý tưởng sau nhóm Bortnik phát triển thành lí thuyết kết hợp hồi năm ngối, lí thuyết mà đội khẳng định xác nhận Họ phân tích liệu từ THEMIS, chịm năm vệ tinh có quỹ đạo khác xung quanh Trái đất thu thập số đo môi trường điện từ Các nhà nghiên cứu nhận thấy tiếng rít khơng mạnh đất liền, người ta trơng đợi sét ngun nhân nơi có nhiều hoạt động sét Tuy nhiên, khoảng thời gian may rủi sáu phút vệ tinh theo dõi nằm vùng plasma vệ tinh khác theo dõi phía bên ngồi, chúng thật tìm thấy mối tương qua điều biến tiếng rít plasma tiếng rít hợp xướng, cho thấy hai tượng có liên quan với

‘Một trật tự lớn’

Bortnik phát biểu với physicsworld.com việc tìm thấy mối tương quan “thật tinh tế” “Chúng ta cần hai vệ tinh ghi lại đồng thời với độ phân giải cao – nằm vùng hợp xướng xa, nằm vùng tiếng rít gần”, ơng giải thích “Chúng ta cần sóng có mặt quan sát chúng, cần vệ tinh định hướng so với Trái đất so với Đúng trật tự lớn”

Tuy nhiên, ông thêm nhiều người khơng hài lịng với kết nhóm ơng: “Đây vấn đề mở thời gian dài, gây tranh cãi, có độ phẩn giải khơng thể chấp nhận được”

“Tôi nghĩ sớt qua bề mặt chừng tiến tới quan điểm kỉ 21 thật môi trường không gian mà viếng thăm kể từ thập niên 1960”, ơng nói

(26)

Hiệu ứng Kondo dây từ tính

Tiếp xúc cobalt trước di trú electtron (Ảnh: Carlos Untiedt)

Các electron dây từ tính dày nguyên tử hành xử khác với electron khối nam châm Đó lời nhà nghiên cứu Tây Ban Nha, người quan sát thấy “hiệu ứng Kondo” dây nhỏ xíu cấu thành từ sắtm nickel cobalt – tượng không xảy mẫu lớn chất

Hiệu ứng Kondo – phát sinh từ tương tác electron-electron khơng có mặt khối chất liệu tinh khiết – phải xét đến phát triển công nghệ tương lai dựa cấu trúc từ tính cấp độ nano, theo lời nhà nghiên cứu

Trong nửa đầu kỉ 20, nhà vật lí bất ngờ nhận thấy điện trở mẫu cực lạnh số kim loại tăng lên nhanh chóng nhiệt độ giảm – điều ngược lại với quan sát thấy nhiệt độ cao

Hiện tượng giải thích vào năm 1964 nhà vật lí người Nhật Bản Jun Kondo, người chứng tỏ nhiệt độ thấp, electron dẫn kim loại vàng chẳng hạn trở nên “dính” với tạp chất từ (như sắt) có mặt kim loại Việc làm giảm bớt khả dẫn điện electron che mômen từ tạp chất

(27)

© hiepkhachquay | Bản tin Vật lí tháng 5/2009 25 Các dây chế tạo hai kĩ thuật khác Một kĩ thuật bao gồm việc kéo căng tiếp xúc kim loại với kính hiển vi quét chui hầm dày nguyên tử, kĩ thuật di trú electron để làm giảm chiều dày tiếp xúc kim loại xuống nguyên tử Các dây khác chế tạo từ sắt, nickel cobalt – tất chất sắt từ spin số electron nguyên nhân gây từ tính

Sau đó, đội nghiên cứu đo độ dẫn điện dây hàm nhiệt độ điện áp đặt vào Họ trông thấy đặc trưng điện áp zero gọi cộng hưởng “Fano-Kondo”, dấu hiệu thể hiệu ứng Kondo

Họ thật bất ngờ tìm thấy hiệu ứng khơng có tạp chất hay spin bị bẫy dây Thay thế, họ tin tương tác electron hai trạng thái lượng khác – electron “d” từ tính định xứ electron “sp” phi từ tính dẫn điện – mang lại che chắn kiểu Kondo nguyên tử dây Đội nghiên cứu tin tương tác tăng cường dây – so với khối chất – thiếu vắng nguyên tử lân cận

“Kết cho thấy, cấp độ nano, tương tác electron-electron, mà thường bỏ qua, quan trọng”, Untiedt nói

Kết có nghĩa nhà khoa học lập mơ tính chất từ cấu trúc nano cần phải xét đến tương tác tương đối mạnh này, ông thêm “Các chi tiết cấp độ nguyên tử bề mặt từ có tác động to lớn lên hoạt động từ tính cấp độ này”

(28)

Chip nhắm tới nguyên tử lạnh

Một phương pháp bắt nguyên tử chip vừa nhà nghiên cứu Anh phát triển Kĩ thuật gồm việc bắt nguyên tử lạnh trực tiếp từ chất khí nhiệt độ phịng rubidium – dẫn tới phát triển “chip nguyên tử” phân phát nguyên tử photon lúc

Bánh xốp sau khắc (Ảnh: J Cotter)

“Chip nguyên tử” dụng cụ nhỏ xíu dùng cho điều khiển nghiên cứu chất khí nguyên tử cực lạnh nhiệt độ vài phần triệu phần tỉ độ không độ tuyệt đối Mặc dù nhiều tiến thực năm gần việc phát triển chip vậy, phương pháp cần thiết dể tải nguyên tử phức tạp

Trong đa số kế hoạch, nguyên tử ban đầu làm lạnh bắt xa bề mặt chip sau vận chuyển tới chip loạt bước phức tạp thường đưa đến nhiều nguyên tử bị thất thoát dọc đường

(29)

Bắt nguyên tử lạnh trực tiếp

“Kĩ thuật đơn giản nhiều so với phương pháp bẫy nguyên tử có quan sát bắt nguyên tử lạnh trực tiếp từ chất bên cấu trúc vi chế tạo chip nguyên tử”, Cotter phát biểu với nanotechweb.org

Và chưa hết: người ta dễ dàng tạo dãy dụng cụ bên chip Điều cho phép nhà nghiên cứu tạo khảo sát nhiều nguồn nguyên tử cá lẻ đồng thời

Các dụng cụ hoạt động nguồn nguyên tử độc thân photon độc thân, chúng quan trọng lĩnh vực xử lí thơng tin lượng tử “Chúng tơi cịn dự định sử dụng dụng cụ làm điểm xuất phát cho việc bắt phân tử chip”, Cotter nói

Đội khoa học nghiên cứu cách chế tạo nguồn nguyên tử độc thân sử dụng chóp tháp làm phần chip nguyên tử tích hợp đầy đủ

(30)

‘Cỗ máy kiến thức’ nền web

Đây phép kiểm tra nhỏ thôi: chùm electron đán tiến phía bạn với lượng GeV, bạn cần lớp chì dày để làm dừng lại ?

Đây khơng phải câu hỏi dễ trả lời Cho dù bạn biết công thức liên hệ động electron với quãng đường dừng lại chúng chì, bạn phải làm phép tốn nhỏ trước bạn tìm thấy kết xác Nhưng có cách dễ dàng rồi: đến Wolfram Alpha (http://www.wolframalpha.com), “cỗ máy kiến thức điện

toán” internet vừa khai trương vào hơm 17/5

Là sản phẩm trí tuệ Steven Wolfram, nhà vật lí người Anh người sáng lập tổ chức Wolfram Research (http://www.wolfram.com) Mĩ, Wolfram Alpha có mục tiêu

là “đưa tồn kiến thức có hệ thống tính tốn truy xuất với người” Khơng giống cỗ máy tìm kiếm đưa câu trả lời đơn độc, thẳng thừng cho truy vấn, không giống từ điển bách khoa người dùng biên tập, Wikipedia chẳng hạn, Wolfram Alpha đáng tin cậy – hay gần thế, theo lời người kiến lập site

“Chúng tơi khơng khẳng định chúng tơi hồn hảo, muốn nguồn đáng tin tưởng”, nhà phát triển John McLoone phát biểu với

physicsworld.com “Chúng không cho phép người tùy tiện tải liệu vào

đó… Cho nên lo ngại vấn đề mà Wikipedia gặp phải, bạn tin tưởng vào có đó”

Bốn cột trụ

Ý tưởng đơn giản thật Tất bạn làm gõ câu hỏi bạn vào trường nhập liệu, nhấn enter, – thông thường – nhận câu trả lời Có thơng tin chủ đề thực tế nào, có khuynh hướng nghiêng nhiều khoa học Cho nên bạn hỏi thứ từ “Thu nhập bình quân đầu người Wisconsin bao nhiêu?” (khoảng 46.000$) “Trạm Không gian Quốc tế đâu?” (đang quay phía bầu trời Philippines) Nếu bạn có hứng thú, tầm xuyên thấu electron GeV chì, hình như, 29.72 mm

Wolfram Alpha hoạt động sở bốn cột trụ riêng biệt Cột trụ thứ thuộc dạng người phụ trách, người trau chuốt liệu tự sử dụng lĩnh vực phổ thông, bổ sung dẫn tham khảo cho chúng đưa chúng vào định dạng Sau đó, có chuyên gia lĩnh vực khác nhau, họ mã hóa liệu với ý nghĩa có ích Sau vơ số thuật tốn dùng trình chiếu và, cuối cùng, phiên dịch cú pháp liệu vào

(31)

‘Sát thủ Google’ ?

Một số blog ám cỗ máy kiến thức “sát thủ Google”, McLoone muốn thấy site xử lí thị trường độc “Một điều quan trọng Wolfram Alpha sinh câu trả lời khơng có, nơi cỗ máy tìm kiếm chẳng thể giúp gì”, ơng nói “Nếu chẳng có trang viết câu trả lời đó, bạn đừng mong tìm nó”

Tuy vậy, hệ thống rõ ràng Ví dụ, bạn gõ, “Mất để từ Trái đất đến Hỏa tinh tốc độ 100 m/s?”, chẳng nghĩ bạn muốn nói tới Hành tinh Đỏ mà thị tứ nhỏ xíu tên Mars Pennsylvania, Mĩ, đưa câu trả lời mơ hồ “1 ngày 30 phút” Hoặc gõ “Vẽ đồ thị y > |x + 1|” đồ thị vẽ trục tọa độ trình bày tỉ lệ thật lộn xộn

Anthony Laing, nghiên cứu sinh tiến sĩ Đại học Bristol, Anh, nói ông thử số câu hỏi đặc biệt vật lí lượng tử theo dẫn site chẳng nhận trả lời hết “Tơi nghĩ cần lấp đầy hết chỗ cịn trống”, ơng thêm “Dẫu vậy, thật ý tưởng hay đủ hứng thú để thử thử lại nhiều lần”

(32)

Lưu trữ dữ liệu bước vào “chiều kích thứ năm”

Những đĩa kích cỡ DVD với dung lượng lưu trữ terabyte có mặt thị trường vịng năm tới, theo nhà nghiên cứu Australia, người vừa phát minh kĩ thuật lưu trữ Ý tưởng, mà nhà nghiên cứu vừa chứng minh phương tiện kiểm tra, sử dụng lớp que nano vàng để thu “sự ghi chiều thứ năm”

Sáu 18 mẫu mã hóa diện tích, sử dụng hai phân cực ánh sáng laser ba bước sóng laser khác (Ảnh: James W M Chon)

Các đĩa quang, đĩa CD DVD, lưu trữ liệu dạng rãnh xoắn ốc có bước xoắn cực nhỏ khắc bề mặt chúng Để đọc liệu, ánh sáng từ diode laser cho phản xạ khỏi bề mặt ánh sáng phản xạ bị giảm cường độ chùm tia chạm trúng chỗ lõm

Với lớp rãnh xoắn, lưu trữ hai chiều, với nhiều lớp – phương pháp sử dụng DVD dung lượng cao nhất, mang lại dung lượng lên tới khoảng 17 Gb (17 x 109 byte) – lưu trữ ba chiều

Cần thêm nhiều chiều

Để đạt tới dung lượng cao hơn, Tb (1012

(33)

“Trước đây, chưa có nỗ lực ghi liệu năm chiều”, Chon phát biểu với physicsworld.com “Đấy thiếu chất liệu phản ứng với toàn điều kiện ghi năm chiều – màu sắc, phân cực không gian”

Que nano giúp giải vấn đề

Đối với phương tiện ghi mình, nhóm Sưinboure sử dụng que nano vàng, chúng phản ứng khác với màu sắc phân cực tùy thuộc vào kích cỡ định hướng biểu kiến chúng Khi tập hợp que nano rọi ánh sáng laser, que thẳng hàng với hướng phân cực có tiết diện hấp thụ phù hợp với bước sóng ánh sáng hấp thụ nó, tan chảy thay đổi hình dạng Vì có que nano khơng bị ảnh hưởng sau lần ghi, cần diễn nhiều chu trình ghi

Để đọc liệu, laser lại rọi sáng hạt nano, chúng bắt đầu cộng hưởng với giả hạt gọi plasmon Cộng hưởng plasmon nhạy với phân cực màu sắc ánh sáng tới, yêu cầu laser công suất phần trăm thơi, tan chảy khơng cịn xảy

Tương thích với cơng nghệ có

Trong phép thử phương tiện với ba lớp que nano vàng, Chon cộng thu mật độ lưu trữ liệu 1,1 Tbit/cm3, tương đương với 1,6 Tb cho đĩa cỡ DVD

Các nhà nghiên cứu nghĩ cách sử dụng khoảng cách mỏng lớp, dung lượng tăng lên 7,2 Tb Ngồi ra, họ nói tốc độ ghi nhanh đến Gbit/s, đĩa tương thích với cơng nghệ có

Chon nói nhóm ơng hợp tác với nhà sản xuất điện tử Samsung để thương mại hóa ý tưởng, hi vọng nhìn thấy dụng cụ mắt năm năm tới “Chúng tơi có thí nghiệm ngun tắc”, ơng nói “Nghiên cứu tương lai công nghệ chuyển hướng sang công nghiệp, nơi nhiều thách thức cần phải vượt qua”

(34)

Các thiên hà vệ tinh có hướng tới hấp dẫn cải tiến ? Một nghiên cứu gần thiên hà vệ tinh xung quanh Dải Ngân hà đặt nghi ngờ mơ hình có vật chất tối – theo tác giả nghiên cứu Đức, Áo Australia Vị trí thiên hà cho thấy chúng không chứa chút vật chất tối hết – chuyển động thành phần chúng khơng thể giải thích khơng viện đến vật chất tối khó nắm bắt Theo nhà nghiên cứu, mâu thuẫn mang lại ủng hộ cho lí thuyết thay thuyết hấp dẫn, ví dụ động lực học Newton cải tiến (MOND)

Nhu cầu vật chất tối phát sinh nhà thiên văn học nhận thiên hà quay tốc độ cao khác thường – chúng bị xé toạc khơng có mặt khối lượng tiềm ẩn để mang lại “thứ keo hấp dẫn” Vật chất tối khác với vật chất “sáng” bình thường dường tương tác qua hấp dẫn Tuy nhiên, chứng trực tiếp cho tồn chưa tìm thấy

Kết số nhà vật lí đề xuất lí thuyết thay nhằm giải thích chuyển động thiên hà – lí thuyết miễn trừ vật chất tối giả sử hấp dẫn mà biết khơng hồn chỉnh Nay Manuel Metz Pavel Kroupa Trung tâm Hàng không Đức Bonn với cộng Đại học Vienna Đại học quốc gia Áo vừa tìm thấy chứng ủng hộ cho lí thuyết

Các lùn nằm đâu ?

Đội khoa học khảo sát đồng hành vệ tinh Dải Ngân hà – thiên hà lùn chứa vài ba nghìn ngơi Các mô giả định tồn vật chất tối lạnh – lí thuyết hàng đầu vật chất tối – tiên đoán Dải Ngân hà phải bị bao quanh chừng 500 vệ tinh, chúng phân bố nhiều có tính đối xứng cầu Nhưng theo Metz, “Thay thế, chúng tơi quan sát chừng 30 thiên hà vệ tinh xếp theo cấu trúc dạng đĩa mỏng đáng ý, vng góc với Dải Ngân hà” Ngồi ra, thiên hà dường quay theo chiều, đặc điểm không tiên đốn lí thuyết vật chất tối, theo lời Metz

Trong số vệ tinh thấp xảy dễ dàng thiên hà khác q mờ nhạt để trơng thấy, Kroupa phát biểu với physicsworld.com tính chất quay xoắn ốc không phù hợp với vệ tinh bị vật chất tối thống trị

Thay vào đó, kết hàm ý vệ tinh “thiên hà lùn thủy triều” thời cổ đại hình thành Dải Ngân hà trẻ va chạm với thiên hà trẻ khác Các nhà thiên văn tin cánh tay dài khí nóng vật chất bị ném ra thiên hà lùn hình thành vùng co lại chất khí nóng

(35)

© hiepkhachquay | Bản tin Vật lí tháng 5/2009 33 Tuy nhiên, thiếu chừng vật chất tối dường mâu thuẫn trực tiếp với quan sát khác đội thực – ngơi bên vệ tinh chuyển động nhanh nhiều so với định luật hấp dẫn Newton tiên đoán Điều hàm ý thiên hà giữ lại với chiếm ưu vật chất tối Vậy đâu lối nan đề ?

‘Thay đổi định luật chuyển động’

“Kết bào chữa cách thay đổi định luật chuyển động gia tốc yếu”, Kroupa nói “Làm thu điều phải làm việc với chất hấp dẫn, nơi có hiểu biết không đầy đủ”

Đây nơi lí thuyết hấp dẫn thay MOND giữ vai trò chúng Bằng cách cải tiến định luật hấp dẫn Newton cho trường hấp dẫn yếu, vật chất tối không cần thiết để giải thích quan sát bí ẩn

Các nhà vũ trụ học khác giữ thái độ thận trọng “MOND lối thoát cho toán vệ tinh có vấn đề riêng nó”, theo Ken Freeman trường Đại học quốc gia Australia Canberra “Nó hoạt động tốt thiên hà cá lẻ khơng hoạt động cụm thiên hà lớn, nơi giàu vật chất tối theo lí thuyết Newton”

Nghiên cứu công bố The Astrophysical Journal Monthly Notices of

(36)

Núi neutron có thể giúp phát hiện sóng hấp dẫn

Detector LIGO Hanford, Washington (Ảnh: NASA)

Các nhà thiên văn vật lí tìm kiếm sóng hấp dẫn phải hướng tầm nhìn họ lên neutron có núi non, theo nghiên cứu dạng số nhà nghiên cứu Mĩ thực Nghiên cứu cho thấy lớp vỏ neutron cứng thép 10 tỉ lần – nhà nghiên cứu nói việc tìm hiểu ngun nhân dẫn tới phát triển chất liệu bền Trái đất

Lí thuyết tương đối rộng tiên đốn gợn nhỏ xíu cấu khơng thời gian gọi sóng hấp dẫn tạo vật thể to lớn bị gia tốc Các nhà nghiên cứu nhìn vào khơng gian tìm sóng hấp dẫn vật thể nặng vũ trụ tạo sóng hấp dẫn với biên độ đo Tuy nhiên, gợn sóng yếu chẳng dị sóng, tính

(37)

Các detector có đủ nhạy ?

Các nhà vật lí tìm kiếm sóng hấp dẫn sử dụng số giao thoa kế kếch sù đặt khắp giới Tuy nhiên, nhà nghiên cứu không chắn cho giao thoa kế có đủ nhạy để phát sóng hấp dẫn phát từ neutron hay khơng sai số kích cỡ núi chúng

Nay Charles Horowitz thuộc trường Đại học Indiana Kai Kadau Phịng thí nghiệm quốc gia Los Alamos New Mexico vừa chứng tỏ neutron núi non tạo sóng hấp dẫn đủ mạnh để nhìn thấy thí nghiệm có

“Các kết cho thấy tìm kiếm triển khai sóng hấp dẫn có hội thành cơng tốt so với trước người ta nghĩ”, Horowitz nói “Việc phát sóng hấp dẫn xác nhận tiên đoán thuyết tương đối rộng Einstein chắn xem xét trao giải Nobel Việc phát sóng hấp dẫn từ neutron cho biết thêm hành trạng vật chất mật độ cực độ”

Horowitz Kadau tính tốn xác núi cao trước chúng co lại sức hấp dẫn cực mạnh neutron Họ sử dụng chương trình máy tính để mơ lực điện tầm xa ion bên lớp vỏ neutron Những tương tác Coulomb giữ lớp vỏ lại với giữ núi non vị trí chúng Các ion tự chúng hình thành từ số proton cịn lại từ ban đầu số neutron

Các nhà vật lí lập mơ cách thức lớp vỏ neutron biến dạng sức nén lớn Để làm vậy, họ mô nhiều lớp sắt tương tác với hàng nghìn lớp lân cận thơng qua lực Coulomb sau cho hệ tiến triển họ di chuyển lớp tương đối so với Họ nhận thấy xét lớp vỏ đơn tinh thể khiết hệ có giới hạn bền khoảng 0,1 đến 0,15, nói cách khác hình dạng lớp vỏ bị biến dạng lên tới 10-15% trước bị phá vỡ

Đủ mạnh cho LIGO

Họ chứng tỏ tạp chất, khiếm khuyết ranh giới hạt không làm giảm giới hạn bền xuống 0,1 Tính tốn chiều cao núi tính đàn hồi chịu giới hạn bền neutron tiêu biểu, nhà nghiên cứu kết luận phát sóng hấp dẫn đủ mạnh để dò LIGO, hai cặp giao giao thoa kế đặt Mĩ

(38)

vỡ, cải thiện mơ hình động đất để đưa so sánh cụ thể với quan sát”, ông nói

Ngồi ra, Horowitz Kadau khẳng định cơng trình họ dẫn tới phát triển vật liệu kĩ thuật bền Họ sức mạnh to lớn lớp vỏ neutron – bền thép chừng 10 tỉ lần – tương tác Coulomb tầm xa ion áp suất khổng lồ tác dụng lên lớp vỏ Áp suất lớn ngăn cản hình thành chỗ khuyết, xuất làm cho chất liệu khơng cịn giá trị “Người ta chế tạo chất thơng thường bền có hai đặc điểm này”, Horowitz nói

(39)

Các nhà nghiên cứu quan sát mặt trăng qua (ở phía trước) Trái đất Chúng quan sát bước sóng khác nhau, nguyên sai lệch cụ thể trông thấy (Ảnh: Donald J Lindler, Sigma Space

Corporation/GSFC; EPOCh/DIXI Science Teams)

Các nhà khoa học Mĩ vừa tới phương pháp tìm kiếm đại dương “hành tinh ngoại” – hành tinh nằm bên Hệ Mặt trời Phương pháp đó, nghiên cứu dịch chuyển màu sắc với chuyển động quay hành tinh ngoại, hỗ trợ việc khám phá sống Trái đất

Đã có vài phương pháp sử dụng để lần dò nước hành tinh ngoại Một quang phổ học, lộ bước sóng hấp thụ đặc trưng phân tử nước sử dụng thành công hành tinh khổng lồ Những phương pháp khác tìm kiếm có mặt đám mây hay tia sáng lấp lánh phản chiếu khỏi bề mặt phản xạ, kĩ thuật vừa nói từ trước đến sử dụng cho chất lỏng khác, ví dụ methane vệ tinh Titan Thổ tinh

Nay Nick Cowan trường Đại học Washington Seatle người khác, có người đội điều hành sứ mệnh EPOXI NASA, vừa thiết kế phương pháp bổ sung tăng thêm hội tìm kiếm hành tinh ngoại có đại dương – và, đó, có sống “Vì nước cho thủy tổ cho sống, thực vừa đề xuất kiểm tra khác sống”, Cowan phát biểu với physicsworld.com

Trái đất giống hành tinh ngoại

Các nhà nghiên cứu phát triển phương pháp họ sử dụng liệu từ Deep

Impact, tàu thám hiểm vũ trụ NASA phóng lên hồi tháng năm 2005 để nghiên cứu

(40)

Màu sắc tổng thể Trái đất màu xám với vài chỗ xanh lam tán xạ Rayleigh ánh sáng mặt trời khỏi bầu khí Tuy nhiên, nhà nghiên cứu nhận thấy nơi bầu trời trông sáng sủa – nghĩa là, khơng có mây – màu sắc trung bình thay đổi với chuyển động quay Trái đất: lục địa nằm tầm ngắm, màu sắc dịch chuyển phía đầu đỏ quang phổ; biển nằm tầm nhìn, màu sắc dịch chuyển phía đầu xanh Những thay đổi màu sắc làm lộ đại dương hành tinh ngoại

“Ưu [so với phương pháp khác] không cần độ phân giải phổ cao – vài lọc khác đáp ứng – mà cần phơi sáng ngắn cho lần biến đổi theo thời gian”, Cowan nói

Những kính thiên văn lớn

Tuy nhiên, Cowan nói thêm để nhìn thấy đại dương hành tinh ngoại kích cỡ Trái đất thật sự, chúng xa vài ba năm ánh sáng, nhà thiên văn học cần đến kính thiên văn lớn nhiều Yêu cầu đáp ứng với kẻ kế tục đề xuất Kính thiên văn vũ trụ Hubble, gọi tên Kính thiên văn Vũ trụ Khẩu

độ Lớn Công nghệ Tiên tiến, hay „ATLAST‟, cần đến dụng cụ gọi nhật

hoa kế để chặn bỏ ánh sáng phát từ chủ hành tinh ngoại

Tuy nhiên, người ta thấy đại dương hành tinh “siêu Trái đất” khổng lồ đài quan sát New Worlds tới NASA vào quỹ đạo, có lẽ vào năm 2017 New Worlds kết hợp kính thiên văn lớn, đường kính 4m với nhật hoa kế lớn chuyên dùng cho phát hành tinh ngoại

(41)

Tổ hợp neutron thế hệ mới

của châu Âu sẽ đặt ở Thụy Điển

Ảnh minh họa ESS

Thụy Điển nơi đặt tổ hợp neutron hệ châu Âu, xây dựng, nguồn phát neutron mạnh giới European Spallation Source (ESS) trị giá 1,48 tỉ bảng Anh phục vụ hàng nghìn nhà nghiên cứu năm lĩnh vực từ vật lí vật chất hóa đặc sinh vật học

Tại họp trưởng nghiên cứu Brussels tối hôm 28/05 để định chọn địa điểm cho ESS, nước có Pháp, Đức Italy ủng hộ địa điểm Lund Trong có nước ủng hộ địa điểm ứng cử khác Những lựa chọn khác chọn đặt ESS Bilbao Tây Ban Nha Debrecen Hungary

ESS phát chùm neutron cường độ mạnh trình gọi “phá vỡ hạt nhân” Mẫu thiết kế Lund gia tốc proton lên lượng 1,3 GeV, với công suất chùm hạt 5MW, trước cho chúng đâm vào 1200 lít thủy ngân lỏng Neutron bị tống khỏi hạt nhân thủy ngân, trước bị làm lạnh dẫn đến tối đa 44 trạm thí nghiệm

(42)

“Chúng tơi có sở hạ tầng thật tuyệt vời Lund với công viên khoa học công ti công nghệ gần đó, người nói tiếng Anh”, theo Colin Carlile, giám đốc ESS Scandinavia Tính cạnh tranh Lund tăng thêm định phủ Thụy Điển hồi tháng 10 năm ngoái, xây dựng tổ hợp synchrotron tia X GeV – MAXIV – nguồn tia X sáng giới xây dựng xong, ESS

Người ta trông đợi ESS tiêu tốn chừng 100 triệu bảng năm neutron có mặt sau 10 năm tính từ với toàn thiết bị hoàn thành năm sau

Định dạng
Số trang	42
Dung lượng	1,18 MB