Ban tin vat ly thang 05 nam 2008

Mặc dù phép đo chiều dài tán xạ đối với các trạng thái siêu tinh tế đó tự nó không có gì mới, nhưng thực tế Close và các đồng sự đã tiến hành nó với một laser nguyên tử thật quan trọng [r]

(1)

Trần Nghiêm (hiepkhachquay) nghiemth17617@kiengiang.edu.vn

Kiên Giang, tháng 5/2008

(2)

1 Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Bình minh của memristor

Như tất sách giáo khoa điện tử thông dụng xác nhận, mạch điện thụ động chế tạo với kết hợp ba linh kiện chuẩn: điện trở, chống lại dòng điện tích; cuộn cảm, chống lại thay đổi dịng điện tích; tụ điện, dụng cụ tích trữ điện tích Nhưng, nghiên cứu nhà vật lí Mĩ thực làm theo, sách giáo khoa phải viết thêm linh kiện chuẩn thứ tư: ―memristor‖

Nói đơn giản memristor ―ghi nhớ‖ lượng điện tích chạy qua hệ thay đổi điện trở Hiệu ứng tiên đốn vào năm 1971 người kĩ sư điện tử Leon Chua, manh mối thật tồn có mặt báo cáo vịng ―histerisis‖ kì lạ mối quan hệ dòng điện – hiệu điện dụng cụ màng mỏng Điều có nghĩa hiệu điện tăng dịng điện tn theo mối quan hệ khác với hiệu điện giảm

―[Các nhà khoa học] báo cáo hành vi hiếu kì hay bí ẩn với chút cố gắng giảng giải vật lí cho quan sát đó‖, theo Stanley Williams thuộc Phịng thí nghiệm Hewlett Packard Palo Alto, California ―Không liên hệ họ nhìn thấy với nhớ kháng‖ Nay Williams đồng đến từ Hewlett Packard chế tạo memristor

Mô hình hành xử

Nhằm chế tạo memristor họ, đội Williams trước tiên xem xét nhớ kháng phát sinh mức độ nguyên tử Họ đến mơ hình phân tích memristor gồm mẫu bán dẫn mỏng chứa hai miền khác nhau: miền pha tạp cao có điện trở thấp, miền khơng pha tạp có điện trở cao Khi thiết đặt hiệu điện hai đầu mẫu bán dẫn, làm cho số chất cho trơi giạt nên điện trở kết hợp thay đổi, từ tạo hiệu ứng histerisis đặc trưng nhớ kháng

Để đưa mơ hình vào thực tiễn, đội Williams gắn lớp titanium dioxide pha tạp chất vào lớp titanium dioxide không pha tạp chất Qua phép đo dịng điện – hiệu điện thế, họ tìm thấy thật biểu hiệu ứng histerisis nhớ kháng (Nature 453 80)

Chua phát biểu với physicsworld.com ông ―thật ấn tượng‖ đội California chứng minh lí thuyết ơng ―Đa số hành vi không theo quy tắc báo cáo rộng rãi giới vi điện tử học thập kỉ qua hiểu dễ dàng biểu động lực học nhớ kháng‖, ông nói ―Nó báo trước chuyển hướng khn mẫu khơng kĩ thuật, mà cịn khoa học nữa‖

(3)

lơgic số Trong số có loại nhớ truy cập ngẫu nhiên không biến đổi, hay dụng cụ mơ synapse – mối nối neuron – não

Jon Cartwright (physicsworld.com, 30/04/2008)

Ánh sáng cực quang bị phân cực

Ảnh chụp ánh sáng phương Bắc thực Guillaume Gronoff, thành viên đoàn thám hiểm CNRS tới Svalbard

(4)

Cực quang Borealis (hay ánh sáng phương Bắc) cực quang Australis trình diễn ngoạn mục ánh sáng trơng thấy vĩ độ cao trung bình Cực quang xuất hạt tích điện (chủ yếu electron proton) Mặt trời phát bị tập trung gia tốc từ trường Trái đất Người ta tin hạt theo quỹ đạo xoắn ốc theo đường sức từ Trái đất

Duncan xem xét xảy electron xoắn cuộn va chạm với nguyên tử chất khí khoảng 200 km bầu khí Ông đề xuất electron truyền lượng sang nguyên tử, đưa chúng vào trạng thái lượng tử bị kích thích định Khi chúng quay trở lại trạng thái bản, nguyên tử phát ánh sáng với phân cực định qua trình huỳnh quang Và vào đêm năm 1958, ông đo mức độ phân cực 30% ánh sáng đến từ bầu trời phương nam Tasmania

Các nguyên tử xô đẩy

Tuy nhiên, nhà vật lí hàng đầu lúc khơng tán thành kết Duncan vì, q trình phát xạ ánh sáng, ngun tử trơng đợi trạng thái kích thích số thời gian Trong thời gian này, bị xơ đẩy ngun tử chất khí khác xung quanh – hay nhà nghiên cứu bè bạn thời kì tranh luận – chúng phá hỏng phân cực Kết thành Duncan nhanh chóng bị nghi ngờ lãng quên

Nay Roland Thissen đồng Phịng thí nghiệm Khoa học Hành tinh CNRS Grennoble, Pháp, cộng tác viên Hà Lan Na Uy, vừa xác nhận ánh sáng cực quang thật bị phân cực (Geophys Res Lett35 L08804) Đội nghiên cứu tập trung vào ánh sáng đỏ phát từ ngun tử oxygen huỳnh quang tìm thấy có độ phân cực tối đa 6% vào thiết bị họ

Con số trông thấy thời khắc ―yên ắng‖ kiện cực quang khả kiến ánh sáng tạo khơng thể nhìn thấy mắt trần Sự phân cực giảm xuống khoảng 2% cực quang khả kiến

Sự suy giảm này, theo Thissen, nghĩa người trích Duncan có phần Trong cực quang khả kiến, electron va chạm cho có lượng cao thời khắc yên ắng Điều có nghĩa electron truyền nhiều lượng chúng cho oxygen thời khắc yên ắng – trình nhường lượng thêm vào trước phát ánh sáng đỏ có xu hướng ―chặn đứng‖ phân cực, Thissen nói

Quan sát thực kĩ thuật quang chuẩn gồm việc tách ánh sáng từ vùng cực quang thành hai kênh, truyền kênh qua lọc phân cực Sự phân cực ánh sáng xác định cách so sánh cường độ ánh sáng kênh lọc kênh không lọc

(5)

theo Thissen Điều giúp nhà thiên văn thu hiểu biết tốt từ trường lẫn khí bao quanh giới xa xôi

Ba thành viên đoàn thám hiểm Svalbard với dụng cụ dùng để đo phân cực ánh sáng phát từ cực quang Từ trái sang phải Jean Lilensten, Guillaume Gronoff Mathieu Barthélemy

Ở đây, Trái đất này, nghiên cứu phân cực mang đến hiểu biết tốt thời khắc yên ắng cực quang nguyên nhân ánh sáng đột ngột bừng lên – thường làm hỏng truyền thông vô tuyến công nghệ khác

Số đo khó hiểu

Buồn thay, Duncan khơng sống để nhìn thấy ý tưởng ơng hồi sinh – ông vào năm 2004 – Thissen nói thật bất hạnh họ chẳng thể mời ơng tham gia vào nghiên cứu họ Ơng nói số đo phân cực 30% Duncan ―bí ẩn‖ miêu tả phân cực tối đa ánh sáng phát từ oxygen – thứ nhìn thấy phịng thí nghiệm, khơng nhìn thấy ánh sáng tạo khí truyền 200 km trước bị phát

(6)

Dây nano kiểu “cây thông” bện xoắn Eshelby

Dây nano kiểu ―cây thơng‖, ảnh chụp qua kính hiển vi điện tử quét

Sương giá, cột băng tuyết quen thuộc với người dân Wisconsin, vào buổi sáng mùa đông Nhưng cấu trúc giống băng hình trên, nhà khoa học Đại học Wisconson-Madison Mĩ thực hiện, khơng hình thành giá lạnh – chúng ―cây thông‖ dây nano lớn lên qua lắng hóa học (CVD) chì sulfide nhiệt độ gần 650o

C

CVD thường sử dụng để ni dây nano, thường yêu cầu hạt nano xúc tác ―gieo mầm‖ để cấu trúc bắt đầu Song Jin đồng tìm thấy điều chỉnh dịng khí hydrogen dùng CVD dây nano không cần hạt mầm xúc tác Thay vậy, tăng trưởng dây nano họ điều khiển loại khiếm khuyết gọi trật khớp đinh ốc, tạo bậc xoắn ốc cho nguyên tử chiếm vào Khi nhà nghiên cứu tiếp tục CVD với kĩ thuật lắng đọng khác, gọi kĩ thuật nuôi cấy hơi-lỏng-rắn, dây nano nằm ngang lớn lên phía ngồi từ bậc, hình thành cấu trúc dạng (Science doi: 10.1126/science.1157131)

(7)

xuất sức căng tạo sai khớp làm phát sinh mômen quay đầu ống trụ, buộc xoắn lại

Xoắn Eshelby quan sát thấy tự nhiên trước đây, nhánh nằm ngang thông dây nano đóng vai trị chất đánh dấu để làm bật khu vực chúng Đội Jin nghĩ lí thuyết Eshelby giúp họ tìm hiểu cách bố trí nhánh thơng dây nano họ, làm mang lại ―bằng chứng rõ ràng nhất‖ cho giá trị lí thuyết ―Bên cấu trúc nano đẹp tuyệt vời khoa học đẹp làm sống lại trái tim lí thuyết tăng trưởng tinh thể‖, Jin nói

Laser thật sự hoạt động như thế

Minh họa cách ánh sáng hành xử laser truyền thống laser ngẫu nhiên

(8)

Một laser thông thường gồm môi trường khuếch đại quang học, ví dụ chất khí, kẹp hai gương hộp quang Môi trường khuếch đại ―bơm‖ nguồn sáng bên điện trường cho đa số nguyên tử hay phân tử chúng vào trạng thái lượng kích thích cao

Khi trạng thái phân hủy, chúng phát ánh sáng nảy tới lui hộp quang Sự hồi tiếp kích thích phát xạ ánh sáng giống từ nguyên tử khác trạng thái kích thích Kết hộp chứa đầy ánh sáng theo phương bước sóng giống nhau, số chúng phép để hình thành nên chùm tia laser

Sự tán xạ bội ngẫu nhiên

Laser ngẫu nhiên – khơng có hộp quang – đời vào thập niên 1990, Nabil Lawandy thuộc Đại học Brown Mĩ bắn chùm tia laser vào cốc chứa đầy thuốc nhuộm thường sử dụng làm môi trường khuếch đại laser truyền thống Lawandy nhận thấy hạt nhỏ kim loại thêm vào cốc, thuốc nhuộm bắt đầu phát laser Laser ngẫu nhiên theo nghĩa hồi tiếp cho photon phát sinh thuốc nhuộm cung cấp tán xạ bội ngẫu nhiên ánh sáng khỏi hạt kim loại

Nhưng xác điều xảy bí ẩn – việc thêm tán xạ hạt laser thuốc nhuộm thông thường biết làm giảm hiệu suất Khi nhà vật lí bắt đầu chế tạo laser ngẫu nhiên khai thác môi trường laser khác nhau, họ phát thấy thật có tới hai loại laser ngẫu nhiên

Một loại laser ngẫu nhiên khu biệt, ánh sáng tin bị hạn chế với ―đốm nóng‖ (tình hình gần với laser hộp thơng thường) Loại laser ngẫu nhiên khuếch tán, hay DRL, hạt khơng có tính phản xạ cho Trong DRL, ánh sáng thực ngấm khỏi mơi trường nhanh chóng, thay bị giam giữ Sự khỏi nhanh chóng ánh sáng khác với xảy hộp quang, khiến nhà vật lí tự hỏi khơng biết làm DRL đóng vai trị laser

Các nhà nghiên cứu có số thành cơng mơ tả lí thuyết laser ngẫu nhiên khu biệt, việc tìm hiểu DRL thật khó mà chế ngự Nhưng Hakan Türeci thuộc Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ Zurich Douglas Stone đồng Đại học Yale vừa đến lí thuyết khái quát laser giải thích hoạt động hai loại laser ngẫu nhiên laser truyền thống

Cực kì rị rĩ

Đội nghiên cứu sử dụng lí thuyết họ để tạo mơ máy tính mơ rị rĩ cực độ DRL xác định số lượng thơng số laser gồm cơng suất phát bước sóng ánh sáng laser phát Dữ liệu vào mô bao gồm phân bố hạt tán xạ môi trường công suất bơm

(9)

thế để định rõ bước sóng ánh sáng tạo laser

Sử dụng mơ đó, đội nghiên cứu tái tạo đặc trưng chủ yếu DRL lảng tránh lí thuyết trước – bước sóng ánh sáng laser phát ln nhau, cho dù DRL bơm

Đội nghiên cứu sử dụng lí thuyết họ để tìm hiểu ổn định bước sóng phát Türeci cịn tin lí thuyết sử dụng để làm tăng thêm hiệu suất laser độc đáo khác laser hoạt động cộng hưởng hỗn loạn hộp gốc tinh thể lượng tử

Laser ngẫu nhiên sử dụng Nabil Lawandy để tạo hệ thống bảo mật tài liệu nhờ chất lỏng chứa hạt phản xạ ―sơn‖ lên mảnh giấy Khi chất khơ đi, làm cho phát xạ ánh sáng laser cách bắn laser vào Bước sóng xác ánh sáng phát xác định vị trí xác tất hạt phản xạ nước sơn khô – thứ khác họa Kết chữ kí độc vơ nhị tái tạo

Hamish Johnston (physicsworld.com, 01/05/2008)

Laser nguyên tử thực hiện phép đo đầu tiên của

Các nhà vật lí Australia lần tiến hành công việc đo đạc với laser nguyên tử Thành tựu mở khả điều khiển chùm laser nguyên tử cho dùng cho xử lí thơng tin lượng tử

Laser ngun tử cấu thành từ hóa đặc Bose-Einstein, tập hợp nguyên tử cực lạnh rơi vào trạng thái lượng tử BEC thường phải bị bẫy – ví dụ, với từ trường – số nguyên tử phép thoát khỏi giam giữ, chúng tạo sóng vật chất lan truyền

(10)

―Theo quan điểm tơi, thí nghiệm mà vừa tiến hành thật cho thấy xu hướng quan trọng mà theo‖, John Close thuộc Đại học quốc gia Australia Canberra nói với physicsworld.com ―Chúng tơi vài nhóm khác nhiều năm phát triển laser nguyên tử thành cơng cụ hữu ích‖

Hai hóa đặc

Phép đo tiến hành Close đồng thuộc tương tác laser nguyên tử BEC khác, hai cấu thành từ nguyên tử rubidium-87 vào trạng thái ―siêu tinh tế‖ khác Các nhà nghiên cứu đặt laser nguyên tử BEC thứ hai cho sóng vật chất rơi qua tập hợp ngun tử phía tán xạ Sau đó, cách chiếu ánh sáng vng góc với mặt phẳng chuyển động ghi lại phân bố hấp thụ, họ đo chiều dài tán xạ - thông số cho biết nguyên tử tán xạ lên gần – gấp 94 lần bán kính đám mây electron nguyên tử (arXiv:0805.0477)

―Tất phép đo khác mà biết thuộc lĩnh vực laser nguyên tử sử dụng để đặc trưng hóa tính chất thân chùm laser ngun tử sử dụng laser nguyên tử để tiến hành đo đại lượng khác‖, Close nói

Mặc dù phép đo chiều dài tán xạ trạng thái siêu tinh tế tự khơng có mới, thực tế Close đồng tiến hành với laser nguyên tử thật quan trọng giúp nhà vật lí hiểu làm điều khiển laser nguyên tử để chúng dùng hệ thơng tin lượng tử Việc thu với laser thông thường cách gửi ánh sáng qua môi trường phi tuyến, dẫn tới, ví dụ, chùm photon rối

Wolfgang Ketterle, nhà vật lí vật chất hóa đặc Viện Công nghệ Massachusetts, Mĩ, người phát minh laser nguyên tử vào năm 1997, nói thí nghiệm nhóm người Australia khơng tạo kết hay nhận khái niệm mới, thật giàu sức tưởng tượng ―sử dụng vài thủ thuật đẹp‖

Close giải thích ―hãy cịn sớm‖ cho việc áp dụng laser nguyên tử cho đo lường ―Chúng tơi có kế hoạch chế tạo laser ngun tử nén liên tục, thơng lượng cao, điều chỉnh mà chúng tơi nghĩ áp dụng cho đo lường xác nhiều lĩnh vực đa dạng từ khoa học bề mặt đo lường học‖

(11)

Weiler tiếp tục giữ chức vụ lãnh đạo NASA

Ông chủ NASA Michael Griffn vừa công bố Edward Weiler nhà quản trị khoa học đứng đầu quan sau gần sáu tuần làm nhà thay tạm thời

Edward Weiler

Weiler thăng lên làm nhà quản trị khoa học vào hôm 26 tháng Alan Stern, người giữ ghế đo chừng năm trước, nghỉ hưu sau bất đồng ý kiến với Griffin việc cắt giảm ngân quỹ cho sứ mệnh Tàu thăm dò thám hiểu Hỏa tinh (MER) Trong phát biểu công bố vào hơm qua, Griffin nói ơng hài lịng Weiler chấp nhận đảm đương chức vụ sở lâu dài ―Phong cách lãnh đạo ông 26 năm kinh nghiệm quản lí cần thiết cho thành công hoạt động sứ mệnh khoa học tới‖, ông thêm

Từ năm 2004, Weiler giám đốc Trung tâm Bay Không gian Goddard NASA, trước ơng nhà quản trị cho Doanh nghiệp Khoa học không gian Trung tâm Trong khứ, ơng giám đốc Chương trình tìm kiếm nguồn gốc thiên văn NASA từ năm 1979 tới 1998 nhà khoa học lãnh đạo cho Kính thiên văn vũ trụ Hubble

Các nhà khoa học NASA hăm hở muốn thấy làm Weiler điều hành dự án vượt qua sách thắt lưng buộc bụng phủ Mĩ khoa học Ngân quỹ quan năm 2008 giữ mức 4,7 tỉ đô la, năm 2009 quyền Bush yêu cầu cắt giảm 25 triệu đô la Stern phản đối cắt giảm ngân quỹ cho dự án triển khai tốt thay lựa chọn cắt giảm chương trình phổ biến tàu thăm dị Spirit Opportunity MER – động thái bị Griffin lật ngược cuối khiến Stern phải

(12)

nữa Mặt khác, đảm bảo chương trình khơng tiết kiệm vài ba cent, tơi có kinh nghiệm riêng nơi đâu giá thành mối quan tâm nhất‖

Tái tạo lốc xốy địa cực xơ nước

Nếu bạn phi thuyền Cực Nam Trái đất, bạn thấy ―xốy địa cực‖ – khối xốy tít khổng lồ mây gió tầng khí phía địa cực, bị điều khiển quay Trái đất Tâm lốc xốy thường trịn, người ta cho có hình tam giác hay hình vng Nay nhà nghiên cứu Canada khẳng định tái tạo hành vi lần phịng thí nghiệm – sử dụng khơng nước xơ hình trụ với đế quay trịn

Các xốy đa giác N cạnh nhìn thấy xơ nước xốy tít N tin xoáy vệ tinh cho có kết việc hình thành đa giác

Trong thật lạ lốc xốy cuộn trịn đột ngột phát triển góc, hành vi gây hiếu kì lần theo dõi kỉ trước nhà vật lí người Anh J J Thomson Nghiên cứu lí thuyết bị bỏ rơi ―các ngun tử xốy‖, lí thuyết cho ngun tử xốy ether, Thomson tính xốy độc thân đạt tới vận tốc góc tới hạn, tách thành hai xốy quay tròn bên nhau, tạo phân tử hai nguyên tử

(13)

Một số nhà vật lí tin hình dạng đa giác kì lạ xốy địa cực hình thành ―xoáy vệ tinh‖ bội tồn với xốy trung tâm Ví dụ, ba xốy vệ tinh xoáy trung tâm kết hợp tạo hình tam giác Nay Goergios Vatistas đồng trường đại học Concordia vừa quan sát thấy hiệu ứng lần phịng thí nghiệm (Phys Rev Lett100 174503)

Làm cho xốy tít

Đội Vatistas nghiên cứu xoáy nước xơ hình trụ tĩnh với đĩa quay trịn đáy Khi đĩa quay trịn, làm cho xốy nước hình thành xô Hiệu ứng li tâm làm cho nước leo lên thành xô, để lại chỗ lõm nơi Nếu đĩa quay đủ nhanh, vùng lõm chạm tới đáy xô tâm đĩa khơng có chút nước

Các nhà nghiên cứu sử dụng máy quay kĩ thuật số chụp ảnh vùng khô vịng quay đèn chớp đồng hóa Ban đầu, vùng khơ đĩa có hình trịn – vận tốc góc đĩa tăng lên, vùng khơ tách thành hai thùy, sau hình tam giác, tứ giác, ngũ giác lục giác Cho dù có tăng thêm vận tốc góc lên nữa, đội nghiên cứu nhìn thấy khơng có chứng cho đa giác có bảy hay nhiều cạnh

Vatistas nói với physicsworld.com cần có nhiều nghiên cứu lí thuyết thực nghiệm để hiểu đa giác hình thành, ơng tin chúng có khả tạo tồn đồng thời xoáy trung tâm với cấu đặc biệt xoáy vệ tinh

―Chúng quan sát theo dõi tượng cách chi tiết‖, theo Vatistas Sau đó, trang bị với liệu thực nghiệm chi tiết hơn, đội nghiên cứu có kế hoạch sử dụng lí thuyết tốn học hình thành xốy với mơ số để thu hiểu biết sâu sắc nguyên nhân đa giác hình thành

Thổ tinh

Vatistas tin nghiên cứu mang lại hiểu biết tốt động lực học khí Trái đất Các cấu trúc đa giác trông thấy ―con mắt‖ số tâm bão, chẳng hạn Ngoài Trái đất ra, cấu trúc lục giác hình thành đốm cực bắc Thổ tinh hình tam giác theo vết tâm thiên hà xoắn ốc NGC 598 – khiến số nhà thiên văn vật lí cho lõi chứa ba xốy vệ tinh

Phản ứng trước đóng góp cho nghiên cứu xốy, Packard Berkeley nói với physicsworld.com ―Tơi thật thấy hấp dẫn xoáy, xảy nhiều nơi tự nhiên, đối tượng nghiên cứu sau 200 năm khảo sát kĩ lưỡng số trí tuệ vĩ đại khoa học‖

(14)

Các nhà khoa học đoạt giải Nobel kiến nghị tổng thống Bush giải quyết sự thâm hụt ngân sách khoa học

Một nhóm gồm 20 nhà vật lí giành giải thưởng Nobel viết thư cho tổng thống Mĩ George Bush, yêu cầu ông làm việc với Quốc hội tìm 510 triệu la ―tài trợ bổ sung khẩn cấp‖ cho quan nhiều cho nghiên cứu vật lí quốc gia Các nhà khoa học gửi thư nhằm phản ứng trước thâm hụt tương đương lượng tiền mà Quốc hội duyệt cho nghiên cứu khoa học năm tài so với số Bush đề xuất ban đầu

―[Ngân quỹ 2008] gửi lời nhắn kinh hoàng tới hệ nhà khoa học‖, nhà khoa học than phiền thư họ ―Thay mang lại động viên nhà khoa học vào nghề, kế hoạch tài trợ mang lại bất mãn‖ Những người kí tên vào thư có nhà tiên phong laser Charles Townes, nhà vật lí hạt Frank Wilczek, người đoạt giải năm 2006, nhà vũ trụ học George Smoot John Mather

Tình hình tài trợ nước Mĩ trở nên khó khăn năm ngân quỹ cho năm tài 2008 – bắt đầu vào tháng 10 năm 2007 – thông qua vào tháng 12 năm 2008, sau 11 tháng tranh cãi tổng thống quốc hội Sự chậm trễ tin xấu nhà nghiên cứu học viện bắt đầu chi tiêu số tiền năm 2008 họ, thấy tiền tài trợ họ bị cắt bớt, hay chí bị xén

Hai lĩnh vực Bộ Năng lượng tài trợ đặc biệt bị ảnh hưởng tồi tệ, với số tiền tài trợ cho vật lí lượng cao giảm 688 triệu la – 12% so với Bush yêu cầu – tiền tài trợ cho nghiên cứu nhiệt hạch giảm phần ba Sự cắt giảm dẫn tới, ví dụ, Fermilab thơng báo kế hoạch hồi đầu năm sa thải 200 số 1900 nhân viên phịng thí nghiệm

Thiệt hại lâu dài

Trong thư, nhà khoa học phàn nàn ―hàng trăm nhà khoa học bị sa thải; tiền trợ cấp cho nghiên cứu bị giảm bớt; điều hành thiết bị suy giảm nghiêm trọng phịng thí nghiệm quốc gia‖, kết thâm hụt ngân quỹ Họ cảnh báo thiệt hại cho khoa học Mĩ năm 2008 ―sẽ trở thành lâu dài không sửa lại vài ba tháng tới‖ Sự thiệt hại này, họ nói, làm cản trở khả đất nước đối phó với ―sự cạnh tranh toàn cầu tăng dần từ nước Trung Quốc, Ấn Độ Hàn Quốc‖

Wolfgang Ketterle, người nhận giải thưởng năm 2001 cho nghiên cứu ông hóa đặc Bose-Einstein, phát biểu với physicsworld.com nguyên nhân khiến ơng kí vào thư: ―Tơi biết từ kinh nghiệm thân tiến khoa học yêu cầu liên tục dự báo trước tài trợ, hai cần thiết cho nỗ lực nghiên cứu nay, cho việc thu hút nhân tài mới‖ Ơng thêm, ―tình hình ngân quỹ không phản ánh điều này‖

(15)

đang phá hỏng danh tiếng với tư cách đối tác đáng tin cậy dự án quốc tế‖, nhà khoa học than phiền

Hoãn sang năm 2009

Bush cho công bố yêu cầu tài trợ cho năm 2009 mà – phê chuẩn – mang lại số thoải mái cho nhà nghiên cứu bao gồm tăng đáng kể chi tiêu khoa học Đặc biệt, số tiền bổ sung cho phép nước Mĩ giành lại đóng góp trọn vẹn cho ITER ILC Trong thư họ, nhà khoa học ―tán thành‖ dự luật Bush cho khoa học cảnh báo vấn đề tài trợ năm 2008 yêu cầu hành động tức thời ―Chúng khẩn khoản yêu cầu ông làm việc với quốc hội tuần tới để ban hành tài trợ bổ sung khẩn cấp‖

Số tiền 510 triệu đô la bao gồm 310 triệu la cho Phịng Khoa học Bộ Năng lượng, 170 triệu đô la cho Quỹ Khoa học quốc gia 30 triệu đô la cho Viện Tiêu chuẩn Công nghệ quốc gia

Kei Koizumi, nhà phân tích ngân sách Hiệp hội tiến khoa học Mĩ, nói với physicsworld.com: ―Có hội, hội nước đơi, tiền tài trợ cho vật lí học năm 2008 tăng thêm quốc hội tuần này‖ Tuy nhiên, ơng lưu ý ―rất người phải chờ tới năm 2009 có tiền tài trợ cho khoa học nhiều hơn‖

Neil Turok được chọn làm nhà lãnh đạo Viện Perimeter

Nhà vũ trụ học Neil Turok giám đốc điều hành Viện Vật lí lí thuyết Perimeter Canada vào tháng 10 tới Turok, trưởng khoa Toán Lí trường đại học Cambrigde Anh, mơ tả động thái ―cơ hội đời người‖ nói với

physicsworld.com ơng có kế hoạch làm cho học viện trở thành ―trung tâm hàng đầu giới

về vật lí lí thuyết‖

(16)

Viễn cảnh mang tính quốc tế

Turok phát biểu với physicsworld.com mục tiêu ông mang lại cho học viện ―viễn cảnh mang tính quốc tế‖ cách thu hút ―các sinh viên nhà nghiên cứu xuất sắc từ khắp giới‖

Ông làm việc với trường đại học địa phương để mở rộng việc giảng dạy đại học viện, làm cho thành ―chương trình đào tạo tốt vật lí lí thuyết bản‖ Turok có kế hoạch cho ―chương trình tiền-tiến sĩ‖, mời sinh viên chưa tốt nghiệp từ khắp giới cho họ thấy vật lí lí thuyết thực ―Thường sinh viên chưa tốt nghiệp không sẵn sàng cho công tác nghiên cứu, họ chủ yếu sẵn sàng vượt qua kì thi‖, ơng nói

Neil Turok

Turok xem xét tự trí tuệ mà học viện đề nghị ―Cái Mike [Lazaridis] làm mang lại thở lành cho vật lí lí thuyết‖, ơng nói

Tầm quan trọng khoa học

Chính Lazaridis nói với physicsworld.com: ―Tơi biết nhiều tiến sĩ Turok, tin ơng người thích hợp để đưa Perimeter sang cấp độ tiếp theo‖ ―Chúng chia sẻ nhận thức sâu sắc tầm quan trọng khoa học bản, tầm quan trọng tài trợ cho khoa học bản, tầm quan trọng lòng nhân đạo việc xúc tiến khoa học tiến lồi người‖, ơng thêm

(17)

Người đồng Turok Cambridge, Stephen Hawking, nói bổ nhiệm ông: ―Sự kết hợp Neil PI thật sáng suốt mang lại hứa hẹn to lớn tương lai‖

Sự dẫn điện lượng tử hóa ở graphene

Sự dẫn điện lượng tử hóa – theo dịng điện chạy qua dây dẫn thay đổi theo kiểu nhảy bậc, không liên tục – lần nhìn thấy dải graphene mỏng Khá phá thực nhà vật lí Mĩ, họ khẳng định sở kiến bước tiến quan trọng hướng tới sử dụng dải ―nano graphene‖ transistor nhỏ transistor dùng dụng cụ điện tử

Graphene – cacbon 2D dày nguyên tử - có tiềm to lớn chất liệu chế tạo linh kiện điện tử nhỏ xíu vừa chất bán dẫn vừa chất dẫn điện tốt Chỉ dày nguyên tử, nhỏ đến mức bạn muốn, khơng giống nhiều cấu trúc nhỏ xíu khác, graphene tương đối dễ thao tác

Tuy nhiên, graphene chất bán dẫn ―khe zero‖, nghĩa khơng có khe lượng mức lượng electron dẫn hóa trị – khe cho phép chất bán dẫn thông thường silicon khai thác để chế tạo transistor dụng cụ điện tử khác

Hạn chế với 1D

Một cách tạo khe lượng chất chế tạo thành sợi dây cực mỏng cho electron thực bị hạn chế chuyển động theo chiều Cách tạo dải mức lượng electron cách khe Nếu hiệu điện hai đầu dây tăng lên, dịng điện tăng theo kiểu nhảy bậc, mức lượng chứa số lượng nhỏ cố định electron

Mặc dù dẫn điện lượng tử hóa đo dây nano bán dẫn ống nano cacbon, chưa thấy dải nano graphene

(18)

―Thực tế lượng tử hóa dẫn điện quan sát thấy dụng cụ dải hẹp nhiệt độ cao tới 80 K cho thấy chúng có chiều rộng đồng theo kênh truyền, kênh dẫn có chất lượng tuyệt vời‖, Lin nói ―Hiện tượng cho phép nhà nghiên cứu thu hiệu ứng lượng tử đa dạng graphene cho nghiên cứu cho ứng dụng công nghệ‖, Lin nói với physicsworld.com ―Ví dụ, hành vi dẫn điện lượng tử hóa graphene dẫn tới tốn tử lơgic đa trị ngồi tốn tử lơgic nhị phân thơng thường, cịn sử dụng cho việc chế tạo ‗bộ dẫn sóng lượng tử‘ electron 1D‖

Đội nghiên cứu thử tìm hiểu tác động trật tự rìa lên hành vi dẫn điện lượng tử hóa dụng cụ Các nhà khoa học có kế hoạch chế tạo kênh dẫn cực hẹp để thu dẫn điện lượng tử hóa nhiệt độ phịng – điều cần thiết dụng cụ thực tế

Belle Dumé (physicsworld.com, 12/05/2008)

Ozone có thể khử sạch tác nhân khủng bố sinh học

Các thư liên tiếp chứa vi khuẩn than gửi tới quan truyền thông Mĩ cảnh báo công khủng bố ngày 11 tháng năm 2001 cảnh báo nghiêm trọng tác động tiềm tàng kiểu công sinh học Năm người chết, 20 người bị nhiễm ước tính tồn chi phí lau cao tới tỉ la

Lí khiến chi phí khổng lồ tồn tịa nhà văn phịng phải phun xịt chlorine dioxide Mặc dù chất tẩy trắng hiệu việc tiêu diệt vi khuẩn vi khuẩn than, độc hại sau phải trung hịa Do đó, thật khôn ngoan sử dụng tác nhân khử trùng vô hại người Một khả khí ozone (O3) khử hoạt tính vi khuẩn nguy hại cách oxy hóa cấu trúc tế bào chúng Thật khơng may, ozone hịa tan nước nhanh chóng phân hủy thành oxygen khiến cho khơng cịn hữu ích

Tuy nhiên, nhà khoa học Hàn Quốc vừa học cách kéo dài thời gian sống ozone cách chế tạo nước acid ―Nước ozone acid sản suất khối lượng lớn từ nước vòi chảy hay nước tinh khiết từ nơi Trái đất‖, Han Sup Uhm Đại học Ajou giải thích ―Ví dụ, kích thước hệ vừa phải tạo nước ozone acid tốc độ phút phun xịt lên khu vực bị nhiễm‖

Tồn lâu dài

(19)

lâu Uhm đồng chứng minh ozone tồn lâu nước acid tới biểu thức giải tích tiên đốn có vi khuẩn có khả bị tiêu diệt với ozone có độ acid, hay pH định (Appl Phys Lett.92 174102)

Các nhà nghiên cứu nhận thấy nước trung hòa độ pH 7, ―thời gian phân hủy‖ ozone – thời gian cho phân nửa lượng ozone chuyển hóa thành oxygen – 23 phút Tuy nhiên, thêm lượng nhỏ acid hydrochloric làm giảm pH xuống làm tăng thời gian phân hủy lên ba

Thời gian phân hủy kéo dài khơng có nghĩa có nhiều thời gian việc sử dụng nước ozone, mà cịn có nghĩa nước ozone giết nhiều vi khuẩn Biểu thức giải tích họ tiên đoán nước ozone pH tiêu diệt vi khuẩn nhiều gấp 25 lần nước ozone trung hịa Tiên đốn rút với thí nghiệm sử dụng hai loại nước ozone với mầm vi khuẩn

Uhm phát biểu đội ông phát triển nước ozone cho phòng ngừa chống lại tác nhân khủng bố sinh học vi khuẩn than, có nhiều ứng dụng khác ―Nước ozone acid ứng dụng cho cơng nghiệp nông sản, hải sản, chăn nuôi để tránh hư hỏng kéo dài vịng đời sản phẩm‖, ơng nói ―Nó phịng ngừa điều khiển bệnh tật sâu hại nông nghiệp‖

Con tơm bọ ngựa nhìn thấy thế giới phân cực

Mang cặp kính phân cực vào, giới trước mắt bạn thay đổi nhiều Bầu trời sáng trở nên tối đi, cho bạn nhìn tốt vào vật phía chân trời, ánh chói từ mặt hồ nước tan biến, cho phép bạn nhìn sâu vào lịng Cái nhìn bạn cải thiện kính phân cực lọc hết đa số ánh sáng Mặt trời tán xạ trở nên bị phân cực truyền qua bầu khí phản xạ khỏi vật xung quanh

(20)

Người ta cho vật khơng thể phát ánh sáng phân cực trịn, vector điện trường quay theo chiều kim đồng hồ ngược chiều kim đồng hồ Niềm tin chủ yếu dựa quan sát có nguồn ánh sáng phân cực trịn tự nhiên, phát chẳng có ích nhiều khơng có vật tiến hóa đến khả làm

Ảnh chụp tôm bọ ngựa: Hai mắt kép nhìn thấy phía hình

Phát đồng thời

Nay Sonja Kleinlogel thuộc Viện Sinh lí học Max Planck Frankfurt Andrew White thuộc Đại học Queensland vừa tiến hành thí nghiệm mắt tơm bọ ngựa cho thấy làm lồi giáp xác phát đồng thời ánh sáng phân cực tròn lẫn ánh sáng phân cực thẳng (PLoS ONE doi:10.1371/journal.pone.0002190)

(21)

Trong thí nghiệm họ, Kleinlogel White tiến hành loạt phép đo mắt lấy từ tôm bọ ngựa Những sinh vật có hai mắt kép hình cầu, mắt gồm hàng trăm mắt nhỏ tổ chức thành ba cấu trúc – hai bán cầu cách dải

Đội nghiên cứu chiếu ánh sáng có độ phân cực thẳng tròn khác lên ba cấu trúc đo phản ứng điện tế bào thụ quang bên Họ phát thấy tế bào thụ quang bán cầu phản ứng với ánh sáng có độ phân cực khác nhau, dải nhạy với ánh sáng phân cực trịn

Các thông số Stokes

Kết đội nghiên cứu khẳng định tơm có khác phát kết hợp phân cực thẳng trịn Về mặt tốn học, điều có nghĩa mắt nhạy với sáu thông số cần thiết để xác định phân cực ánh sáng – gọi thông số Stokes

White phát biểu với physicsworld.com tơm bọ ngựa phát phân cực trịn vùng dải cách trước tiên cho ánh sáng qua tế bào sinh học dường hoạt động ―đĩa phần tư sóng‖ Đây dụng cụ quang biến ánh sáng phân cực tròn thành ánh sáng phân cực thẳng Đội nghiên cứu tin ánh sáng sau phát tế bào nhạy với ánh sáng phân cực thẳng

Khả hình dung loại phân cực cho phép tôm cảm nhận thay đổi nhỏ phân cực, đội nghiên cứu khẳng định, cải thiện tầm nhìn chúng môi trường chúng ―Một số động vật [con tơm bọ ngựa] thích ăn suốt khó nhìn thấy nước biển – trừ chúng bọc đầy hạt đường phân cực – làm cho chúng phát sáng giống thông Giáng sinh xa đến mức tôm ý tới‖, Kleinlogel giải thích

Một đội nhà nghiên cứu khác Queensland gần ánh sáng phản xạ khỏi tôm bọ ngựa bị phân cực trịn, cho thấy nhìn phân cực tiến hóa q trình giao phối

Nick Roberts, nhà sinh lí học Đại học Manchester Anh, mơ tả cơng trình ―có sức thuyết phục‖ Ơng cịn phép đo kĩ thuật phân tích lạ đội nghiên cứu, bao gồm việc sử dụng sáu phép đo để xác định độc vô nhị phản ứng phần khác mắt, đóng góp quan trọng cho việc tìm hiểu nhìn ánh sáng phân cực

Thế giới quan tôm

Kleinlogel nói đội nghiên cứu có kế hoạch chế tạo ―mắt tôm bọ ngựa nhân tạo‖ – camera giới quan mắt tơm thuộc Vỉa đá ngầm Lớn Australia, quê hương loài giáp xác ―Điều mang lại cho hội lớn để tìm hiểu xem vật bé nhỏ thật cảm nhận mơi trường chúng‖, bà nói

(22)

Pulsar dạng đĩa lệch tâm có thể thành phần của một bộ ba

Một đội nhà thiên văn quốc tế vừa phát pulsar đôi dường xử khác với đa số hệ đôi biết thiên hà Lời giải thích có khả nhất, theo đội nghiên cứu, hình thành pulsar bao gồm ba ngơi khơng phải hai – hệ phát

Pulsar neutron quay nhanh có tên chúng từ chùm xạ chúng phát ra, chúng xuất dạng xung nhà quan sát Trái đất Nhiều pulsar quay trịn quanh ngơi đồng hành thiên thể gọi pulsar đôi

David Champion thuộc Australia Telescope National Facility đồng sử dụng kính thiên văn vơ tuyến Arecibo Puerto Rico để nghiên cứu xung phát từ PSR J1903+0327, pulsar đôi nằm đĩa thiên hà phát đội vào năm 2005 (Science DOI: 10.1126/science.1157580)

Lệch tâm cao

Các xung tới Trái đất khoảng 2,15 ms lần cách quan sát pulsar cẩn thận 1,5 năm, đội nghiên cứu xác định quỹ đạo hệ đôi bị lệch tâm cao độ Điều thật bất ngờ, pulsar đơi khác có chu kì chưa tới 10 ms – gọi ―pulsar mili giây‖ – có quỹ đạo trịn gần hồn hảo Và để làm cho vấn đề thêm khó hiểu, ngơi đồng hành thuộc tất pulsar mili giây biết lùn trắng, PSR J1903+0327 bao gồm giống hệt Mặt trời

Các nhà thiên văn tin pulsar mili giây bình thường hình thành từ hệ đôi gồm lớn (nặng gấp Mặt trời khoảng tám lần) ngơi kích cỡ Mặt trời Ngôi lớn bùng nổ thành siêu mới, để lại neutron quay tròn với chu kì lớn 10 ms đưa cặp đơi vào quỹ đạo bị lệch tâm cao

(23)

Ba lời giải thích

Tuy nhiên, PSR J1903+0327 không phù hợp với khuôn mẫu đội nghiên cứu đưa ba lời giải thích Cách giải thích thứ thỏa mãn vật thể đơn giản pulsar đôi trẻ - quay nhanh Tuy nhiên, tuổi pulsar xác định tốc độ mà chu kì tăng lên, phép đo cho thấy hệ đơi q già lời giải thích kiểu

Khả thứ hai pulsar hình thành theo kiểu bình thường cụm hình cầu – vùng có mật độ tương đối cao – lực hút hấp dẫn vật thể lân cận làm cho neutron quay tròn bị vọt khỏi cụm, mang theo bạn đồng hành kiểu Mặt trời với Tuy nhiên, khơng có chứng cụm hình cầu gần Champion tin có nhiều 10% hội điều xảy

Cách giải thích có khả nhất, theo Champion, pulsar sinh ba Hai số ba hình thành nên pulsar mili giây, trường hấp dẫn thứ ba – kiểu Mặt trời xa – hợp lại làm cho quỹ đạo bị lệch tâm cao Một biến thể cách giải thích ngơi lùn trắng đồng hành từ hồn tồn bị phá hủy neutron, để lại neutron quỹ đạo lệch tâm cao xung quanh kiểu Mặt trời

Đội nghiên cứu có kế hoạch tiến hành thêm quan sát để có hiểu biết tốt hệ thống Một phép đo quan trọng phải thực hiện, theo Champion, xác định xem neutron quay trịn có phải quay xung quanh kiểu Mặt trời hay không, hay vật thể khác lùn trắng Việc địi hỏi phải sử dụng kính thiên văn quang học lớn Gemini hay VLT

(24)

Một bức thư của Einstein được bán với giá kỉ lục

Bức thư Einstein gửi cho Eric Gutkind

Một thư Albert Einstein viết vào năm trước ông qua đời bán với mức giá gây sửng sốt 170.000 bảng Anh phiên đấu giá London vào hôm 15/05 Bức thư trước không ghi lại, 50 năm nằm sưu tập cá nhân, gồm trao đổi quan điểm Einstein tôn giáo, mang lại chất liệu cho tranh luận xem ơng có tin hay khơng tin vào Chúa Người ta cho đem từ 6000 đến 8000 bảng Anh

Bức thư biết tới, viết tay tiếng Đức, nhà vật lí lỗi lạc hạ bút vào năm 1954, tuổi 74, ông sống Princeton Mĩ Nó ghi địa gửi tới người bạn ông nhà triết học người Do Thái Eric Gutkind, trình bày quan điểm Einstein đọc sách xuất gần Gutkind: Choose Life: The Biblical Call to Revolt

Như vậy, mở số suy nghĩ ông tôn giáo Ví dụ, ơng phát biểu thư, ―Từ chúa tơi khơng biểu sản phẩm yếu đuối người, Kinh thánh sưu tập đáng giá, huyền thoại cổ xưa lại ngây thơ‖ Và, từ tảng Do Thái, ông viết, ―Đối với tôi, đạo Do Thái giống tất tôn giáo khác thân mê tín ngây thơ Và người Do Thái mà tơi vui vẻ nằm số với tư chất mà tơi có, tơi thấy khơng có khác biệt chất tất người khác‖

(25)

Những câu nói khác Einstein nhắc tới tơn giáo, câu nói tiếng, ―Khoa học mà khơng có tơn giáo q quặt, tơn giáo mà khơng có khoa học mù lịa‖, khẳng định ơng Chúa khơng chơi trị xúc xắc với vũ trụ, tô vẽ nên tranh khó hiểu mơ hồ đức tin ơng, thư này, không liệt kê danh sách tham khảo Einstein Tôn giáo Max Jammer, văn có đích xác đề tài đó, mang lại kích thích cho tranh luận diễn lâu Einstein có phải người theo chủ nghĩa vơ thần hay không

Theo Richard Caton Chợ đấu giá Bloomsbury, người thắng đấu giá ―khách hàng cá nhân có niềm đam mê vật lí lí thuyết tất di sản đó‖ Trong trường hợp này, rõ ràng tiêu tốn nhiều tiền mặt, phí đấu giá cộng thêm vào người mua thật phải trả 207.600 bảng Anh Mức giá phá vỡ kỉ lục trước khoảng 30.000 bảng Anh cho giá thư nhà vật lí

Michelle Jeandron (physicsworld.com, 16/05/2008)

“Công nghệ Polariton” tiếp tục tiến triển

(26)

Cấu trúc LED vi hộp polariton

Polariton thực thể giống hạt dùng để mơ tả cách thức ánh sáng tương tác với chất bán dẫn chất liệu khác Nó hỗn hợp gồm hai thành phần khác nhau: cặp electron-lỗ trống (hay ―exciton‖) photon, phát electron lỗ trống tái kết hợp Khi photon phát ra, bị bẫy bên chất tạo exciton khác, nên chu trình lặp lại Sự trao đổi lượng liên tục photon exciton mơ tả theo trạng thái polariton

Nay, Pavlos Savvidis thuộc Đại học Crete đồng vừa chế tạo diode từ chất bán dẫn gallium arsenide (GaAs) phát ánh sáng trực tiếp từ trạng thái polariton nhiệt độ 235 K, thấp nhiệt độ phòng khoảng chừng 60 K (Nature453 372) Đây lần dụng cụ polariton gốc GaAs hoạt động mức gần nhiệt độ phòng

Các giếng lượng tử

(27)

Theo Savvidis, thành công đội nghiên cứu việc sử dụng trình sản suất chất bán dẫn chuẩn để chế tạo LED polariton hoạt động gần nhiệt độ phòng ―làm tăng thêm hi vọng‖ polariton sử dụng nhiều dụng cụ rộng rãi

―Các dụng cụ polariton tương lai bao gồm laser, LED, khuếch đại, chuyển mạch điều biến phân cực‖, Savvidis nói với physicsworld.com Một đặc điểm hấp dẫn laser polariton ánh sáng kết hợp đơn sắc tạo trạng thái lượng thấp hệ đáy bẫy polariton, ông thêm Ở đây, hóa đặc Bose-Einstein polariton hình thành khơng địi hỏi ―nghịch đảo dân cư‖, laser chất rắn bình thường, ngưỡng phát laser giảm vài bậc độ lớn ―Điều khiến cho laser hứa hẹn laser ngưỡng cực thấp, hay nguồn công suất thấp phát ánh sáng kết hợp phi cổ điển‖

Nói chung, dụng cụ polariton có mức tiêu thụ lượng thấp nhanh, ơng thêm Chúng lắp ráp song song thành ma trận lớn gồm hàng nghìn dụng cụ thế, làm giảm đáng kể giá thành dụng cụ

Theo nhà nghiên cứu, khơng có lí dụng cụ khơng thể hoạt động nhiệt độ gần nhiệt độ phòng mục tiêu họ chế tạo dụng cụ

LED bước tiến thêm hướng thực thi hứa hẹn dụng cụ polariton nhiệt độ phịng, điều khiển điện, theo Bent Deveaud-Plédran thuộc Ecole Polytechnique Fédérale de Laussane, Thụy Sĩ, viết báo có liên quan (Nature 453

297)

(physicsworld.com, 19/05/2008)

Willis Lamb: 1913 - 2008

Willis Lamb, người giành giải Nobel vật lí năm 1955 ―cho khám phá ông cấu trúc tinh tế quang phổ hydro‖, qua đời hồi tuần tuổi 94

(28)

Lamb sinh ngày 12 tháng năm 1913 Los Angeles, California, giống nhiều nhà vật lí thuộc hệ ông, ông nghiên cứu công nghệ radar Thế chiế thứ hai Sau chiến tranh, ông chuyển chuyên môn vi sóng tinh thông ông sang nghiên cứu nguyên tử hydrogen

Trong làm việc Đại học Columbia New York, Lamb nhận thấy mức lượng electron 2S1/2 hydrogen cao chút so với mức lượng 2P1/2 Sự lệch khơng tiên đốn học lượng tử tương đối tính, lí thuyết Paul Dirac sử dụng hai thập kỉ trước để giải thích cấu trúc tinh tế nguyên tử hydrogen

Willis Lamb, ảnh chụp năm 2000

Để thay thế, lệch Lamb mang lại chứng quan trọng cho lí thuyết QED mới, lí thuyết mơ tả tương tác hạt tích điện theo hốn đổi photon Mười năm sau, Julian Swinger Richard Feynman Mĩ Sin-Itiro Tomonaga Nhật chia sẻ giải thưởng Nobel vật lí năm 1965 cho cơng trình họ QED – và, đặc biệt, cơng dụng việc giải thích lệch Lamb

(29)

Lamb nhận giải thưởng Nobel năm 1955 với người đồng nghiệp Columbia ông, Polykarp Kusch, người giành giải thưởng cho nghiên cứu độc lập ông ta việc sử dụng kĩ thuật vi sóng để xây dựng moment từ electron

Lamb rời khỏi Columbia vào năm 1951 đến Đại học Stanford California suốt 22 năm sau đó, ơng đảm nhận vai trò Harvard, Yale Oxford Năm 1974, Lamb tham gia Khoa Khoa học Quang Đại học Arizona, nơi ông làm việc hưu vào năm 2002

Lamb qua đời hôm 15 tháng năm 2008, Tucson, Arizona

Hamish Johnston (physicsworld.com, 20/05/2008)

Thông tin “không bị mất” lỗ đen

―Nghịch lí thơng tin‖ xung quanh lỗ đen ăn sâu vào đầu nhiều nhà vật lí đáng ý năm qua Trong ba thập kỉ, Stephen Hawking thuộc trường đại học Cambridge Anh khăng khăng thơng tin với hạt bị giam giữ lỗ đen bị mãi, điều ngược lại quy luật học lượng tử thông tin bị phá hủy

(30)

Lỗ đen không đen

Nghịch lí thơng tin gặp phải lần vào đầu thập niên 1970 Hawking, dựa nghiên cứu trước Jacob Bekenstein Đại học Hebrew Jerusalem, cho lỗ đen khơng hồn tồn đen Ông cặp hạt-phản hạt phát sinh rìa lỗ đen, gọi chân trời kiện nó, tách riêng Một bên rơi vào lỗ đen, cịn bên ra, làm cho lỗ đen vật xạ

Sự rối lượng tử yêu cầu hạt bị bẫy phải có lượng âm khối lượng âm, tương đương khối lượng-năng lượng Einstein E = mc2 Với hạt lượng âm liên tiếp, lỗ đen bị dần lượng, hay bị ―bay hơi‖ Hawking biện luận sau lỗ đen bay hồn tồn, để lại điểm trung tâm, đậm đặc vô hạn gọi điểm kì dị, thơng tin bị vĩnh viễn

Tầm quan trọng nghịch lí thơng tin xuất vào năm 1997 Hawking, với người đồng nghiệp Kip Thorne Caltech, Mĩ, đem lập luận cá độ với John Preskill, Caltech Preskill tin rằng, phù hợp với học lượng tử, mát thông tin khơng thể ngăn trở phương trình chi phối trình khỏi bị đảo lộn Nhưng vào năm 2004 Hawking thừa nhận thua độ, nói ông tin thông tin lấy lại được, trạng thái trá hình

Các điểm gắn kết

(31)

Nhóm Ashtekar Penn State khẳng định lật đổ lập luận cách thực phép tính mơ hình lỗ đen khơng gian hai chiều: chiều không gian chiều thời gian ―Theo quan điểm tôi, câu hỏi quan trọng để giải quyết‖, theo Steven Giddings Đại học California Santa Barbara ―Cho dù Hawking tiếng thừa nhận thua độ, lúc ông bỏ rơi lập luận ban đầu ông thất thơng tin Cơng trình dường cải thiện đáng kể phép tính‖

Thuận lợi việc nghiên cứu khơng gian hai chiều cho phép nhóm Ashtekar viết phương trình lượng tử xác chi phối lực hấp dẫn lỗ đen, họ định giá hai phép gần Thứ trình ―tự lực‖, tới lời giải cho phương trình loạt dự đốn hiểu rõ ―Tự lực đóng vai trị chứng minh hình học lượng tử hình học cổ điển u cầu kì dị‖, Ashtekar giải thích

Thứ hai phép gần ―trường trung bình‖ tìm lời giải cho vùng nằm tâm lỗ đen Sử dụng phép gần này, nhóm Ashtekar phát thấy vùng bên đạt tới mật độ vô hạn lớn nhiều so với trước người ta nghĩ luận cổ điển – đủ lớn phép lấy lại thông tin (arXiv:0801.1811)

“Không bị thuyết phục”

Preskill, người chấp nhận nhượng hồi năm 2004 Hawking ông nghi ngờ lí thuyết ơng ta, ―khơng bị thuyết phục‖ nghiên cứu Penn State – ơng lưu ý ơng chưa có nghiên cứu cách cẩn thận ―Tơi nghĩ chúng tơi thực trường hợp đẹp tuyệt vời mà hồi năm 1994 mơ hình thuộc loại biểu thông tin… Tôi không thấy quan sát Ashtekar nhóm khác làm thay đổi kết luận nào, tơi có sai sót đó‖ Thorne, người ngờ vực nhượng Hawking vào lúc ấy, khơng muốn bình luận ơng khơng quen thuộc với lĩnh vực nghiên cứu đặc biệt

Các nhà lí thuyết khác cho nhóm Ashtekar có phát triển quan trọng, họ nói thêm tranh luận chưa ngả ngũ ―Sau số tranh luận kéo dài với Abhay, chưa bị thuyết phục họ chứng minh thơng tin bị rị rĩ‖, Giddings nói

―Nó thật lí thú‖, theo Seth Lloyd thuộc Viện Cơng nghệ Massachusetts ―Nó đề xuất mạnh mẽ, cho dù khơng chứng minh được, lỗ đen bốc không gian một-cộng-một chiều khơng làm phá hủy thơng tin: tồn thơng tin lỗ đen bốc hơi… [nhưng] khơng rõ kết có hoạt động khơng gian ba-cộng-một chiều hay không‖

(32)

Bọt BEC có thể đo lực nhỏ xíu

Hai nhà vật lí Mĩ vừa tới phương pháp sử dụng ―bọt‖ nguyên tử cực lạnh để đo lực nhỏ Cơ cấu đó, chưa kiểm tra thực nghiệm, bao gồm việc theo dõi chuyển động bọt thuộc loại chất khí nguyên tử bao quanh chất khí nguyên tử khác Các nhà vật lí khẳng định gia tốc khoảng 10-10 m/s2 phát – cho phép hệ thống sử dụng để tiến hành phép kiểm tra định luật hấp dẫn nghịch đảo bình phương nghiên cứu lực tác dụng lên nguyên tử

Các phép đo xảy hóa đặc Bose-Einstein (BEC) – chất khí boson (các nguyên tử có số spin nguyên) làm lạnh xuống tới nhiệt độ thấp cho chúng rơi vào trạng thái lượng tử Suốt thập kỉ qua, nhà vật lí hồn thiện hình thành BEC chùm laser giao chéo để bẫy nguyên tử cực lạnh sử dụng từ trường đặt vào để điều chỉnh tinh vi tương tác nguyên tử

Gần hơn, nhà vật lí tiến tới phương pháp chế tạo BEC chứa hỗn hợp hai loại nguyên tử khác – ví dụ nguyên tử ―A‖ ―B‖ Bằng cách điều chỉnh từ trường cho nguyên tử A B có xu hướng đẩy xa, nguyên tử tách thành hai pha khác

Lực “nổi”

Satyan Bhongale thuộc Đại học Rice Eddy Timmermans Phịng thí nghiệm quốc gia Los Alamos vừa đề xuất hệ chứa hỗn hợp độc lập pha, thành phần (ví dụ B) hình thành nên bọt thành phần (Phys Rev Lett100 185301)

Timmermans nói với physicsworld.com bọt đối tượng cho lực có xu hướng đẩy bọt khỏi vùng bẫy ngồi rìa Lực ―nổi‖ này, ơng giải thích, tương tự lực làm cho bọt khơng khí trồi lên nước Đội nghiên cứu tin cách điều chỉnh chùm laser bẫy BEC, lực bị triệt tiêu xác, làm cho bọt trôi vùng bẫy

Vị trí bọt theo dõi cách chiếu hai chùm laser tương đối yếu qua bọt cho chúng giao Chuyển động yếu ớt bọt lực tác dụng phát cách theo dõi cẩn thận chùm laser Trong chừng mực đó, hệ thống tương tự mức tinh thần, bù lại bọt chống lại lực hấp dẫn, khiến Bhongale Timmermans đặt tên cho hệ họ ―cấp bậc BEC‖

Đo lực hấp dẫn phạm vi micro mét

(33)

nghịch đảo quen thuộc lực hấp dẫn, cuối giúp nhà vật lí vượt qua thách thức tồn vật lí học – làm thống lực hấp dẫn với ba lực tự nhiên

Sơ đồ cách thức hoạt động cấp bậc BEC: Hình thn màu xanh BEC A cầu có giàn khung bọt BEC B Hai chùm laser giao sử dụng để ghi lại vị trí bọt

Ngồi ra, Timmermans tin cấp bậc BEC dùng để nghiên cứu lực Casimir-Polder mà nguyên tử gần bề mặt phải chịu Những lực tỏ khó đo lại hấp dẫn nhà cơng nghệ nano học chúng giữ vai trò quan trọng cách thức nguyên tử tổ chức bề mặt

Trong Timmermans không quan tâm đến nhóm thực nghiệm cố gắng chế tạo cấp bậc BEC, ông tin vài nhóm giới cần đến tinh thơng thực nghiệm

Một nhóm đứng đầu nhà khoa học đoạt giải Nobel Carl Wieman Đại học Colorado chứng minh BEC nguyên tử rubidium-85 rubidium-87 tách thành hai loại khác (arXiv:0802.2591) Thành viên đội nghiên cứu Scott Papp (hiện Caltech) nói với physicsworld.com thật ―đáng tin cậy BEC tách biệt pha dùng cho phát lực‖ Ông thêm đội Colorado BEC nhạy với lực bên lực hấp dẫn

Tuy nhiên, ông thấy việc thực hóa thiết kế Bhongale Timmermans phịng thí nghiệm ―thật khó, khơng phải khơng thể‖

(34)

Tìm kiếm chùm neutrino ET

Trong vài thập niên qua, nhà khoa học sử dụng kính thiên văn để quét qua bầu trời tìm kiếm truyền sóng vơ tuyến hay quang học trơng khơng tự nhiên đến từ sống thơng minh ngồi Trái đất Tuy nhiên, với tìm kiếm thơng minh ngồi Trái đất (SETI) từ trước đến thất bại trước việc nhặt tín hiệu đơn lẻ, nhà nghiên cứu Mĩ tin thật đáng giá việc mở rộng nghiên cứu vùng bước sóng điện từ bắt đầu lưu tâm tới neutrino

Dải IceCube nằm sâu băng Hình trụ sẫm máy dò AMANDA, hợp vào IceCube

John Learned thuộc Đại học Hawaii đồng đến kết luận văn minh lạ tiến gửi tin nhắn Dải Ngân hà neutrino, tin nhắn lọc máy dị neutrino xây dựng Trái đất (arXiv:0805.2429)

(35)

khó mà xây dựng – yêu cầu lượng khổng lồ vật chất dò đặt sâu lòng đất biển băng – chí phức tạp phát vài ba hạt ỏi mà thơi

Sự truyền thông nhiễu thấp

Nhưng Learned đồng Sandip Pakvasa thuộc Đại học Hawaii Tony Zee Viện Vật lí Lí thuyết Kavli Đại học California, Santa Barbara, tin truyền thông neutrino mang lại vài thuận lợi so với bước sóng điện từ Các tín hiệu vơ tuyến hay quang học bị chặn lại vật chất bên thiên hà, chẳng hạn, xạ bị làm cho lu mờ hàng loạt nguồn nhiễu điện từ Mặt khác, neutrino băng qua thiên hà không bị ngăn trở và, mang lượng cao, khơng chịu giao thoa

Các nhà nghiên cứu người Mĩ giả sử chumg neutrino chủng tộc lạ có dạng xung mang tính định hướng, tin nhắn có khả gửi số thứ na ná mã Morse – với khoảng thời gian biến thiên xung dùng để mã hóa thơng tin Họ tin văn minh tiến không sử dụng neutrino với lượng khoảng triệu electron-volt, để tránh giao thoa với neutrino tạo phân hủy phóng xạ tự nhiên q trình Mặt trời Họ cho nhà săn tìm SETI nhắm tới lượng đặc biệt 6,3 petaelectron-volt (PeV) (6,3 1015

eV) Đây lượng mà ―cộng hưởng Glashow‖ xảy ra, nhờ phản neutrino electron tương tác electron tạo hạt W

-

Những lượng lượng khổng lồ

Learned đồng nêu hai phương án tạo neutrino Cách thứ bao gồm việc cho va chạm electron positron lượng với khối lượng hạt Z0, trình nguyên tắc tương đối đơn giản q trình địi hỏi lượng lượng khổng lồ - khoảng 3% công suất phát neutrino Mặt trời gửi khoảng cách 3000 năm ánh sáng

Phương án thứ hai bao gồm việc bắn proton vào bia, làm gia tốc pion xuất đến khoảng 30 PeV, sau tách riêng sản phẩm phân hủy pion (muon neutrino muon) Trên thực tế, q trình thực công suất phát nhà máy điện nhiệt hạch đề xuất, mang lại thêm lợi có khả tạo neutrino lẫn phản neutrino (sự chuyển đổi hai loại mang lại cách cho mã hóa thơng tin) Việc gia tốc pion đến lượng cao thách thức to lớn ―không văn minh tương lai‖, theo Learned

Các kính thiên văn neutrino hệ

(36)

6,3 petaelectron-volt – nên việc phát hai hay nhiều hai hạt thuộc loại tín hiệu mách bảo cho biết chúng tạo cách nhân tạo hay không

Learned đồng tin điều quan trọng giữ kính thiên văn neutrino hoạt động khoảng thời gian dài lâu Họ văn minh ngồi địa cầu khơng có cách biết phát tín hiệu, tin nhắn họ hàng chục nghìn năm để tới người nhận dự định họ (Dải Ngân hà cho có bề ngang chừng 100.000 năm ánh sáng) khơng thể tiên đốn xác hành tinh thân thiện với sống vào cơng nghệ hóa Bất kì sống thơng minh ngồi định gửi tin nhắn cách định kì, khơng thể tiên đốn chu kì bao nhiêu, Learned nói thêm ―Nếu có tín hiệu ngồi kia, sớm rõ ràng thơi‖, ơng nói ―Nhưng phải chăm theo dõi‖

Edwin Cartlidge (physicsworld.com, 21/05/2008)

Gravity Probe B nằm cuối danh sách đánh giá của NASA

Một ―bản đánh giá cấp bậc‖ sứ mệnh thiên văn vật lí NASA kết luận vệ tinh thử đo hiệu ứng hấp dẫn tiên đoán thuyết tương đối rộng Einstein không nhận thêm tiền tài trợ sau tháng

Bản báo cáo ủy ban 15 thành viên NASA ủy quyền – mà physicsworld.com thu – phân tích 10 số sứ mệnh thiên văn vật lí quỹ đạo quay xung quanh Trái đất Mặc dù báo cáo kết luận số 10 sứ mệnh kéo dài chừng ―đủ tiền tài trợ sẵn có‖, ủy ban lưu ý Gravity Probe B (GP-B), xếp hạng cuối cùng, ―đã thất bại trước việc đạt tới mục tiêu nó‖ khơng nhận thêm đồng

Các hiệu ứng đo đạc hệ quy chiếu kéo theo

(37)

Đội nghiên cứu GP-B đứng đầu Francis Everitt thuộc Đại học Stanford, hồi năm ngoái báo cáo phép đo thành công hiệu ứng đo đạc, khơng có chứng cho hiệu ứng hệ quy chiếu kéo theo Tuy nhiên, sứ mệnh Cassini NASA đo hiệu ứng đo đạc, mà báo cáo kết luận ―thí nghiệm GP-B bị bắt kịp kiện chiếm vai trò nhỏ lĩnh vực đó‖

Bản báo cáo nói sứ mệnh tương lai LISA – tìm kiếm sóng hấp dẫn tiên đốn thuyết tương đối rộng Einstein – mạnh mẽ ―khó mà xác định GP-B có cải thiện hiểu biết hấp dẫn hay không‖

Các moment quay không mong muốn

Tuy nhiên, nhà điều phối chương trình cho GP-B Bill Bencze, người làm việc Đại học Stanford, nói ―quyết định bất ngờ, chúng tơi tin chúng tơi có tiến tuyệt vời phép phân tích số liệu‖ Mặc dù nhiễu loạn tai lửa Mặt trời làm hỏng quan sát vệ tinh vào năm 2005, moment xoắn không mong đợi tác dụng lên quay hồi chuyển làm thay đổi định hướng chúng, Bencze hi vọng họ thu kết tốt tìm ―bằng chứng xác thực‖ hiệu ứng hệ quy chiếu kéo theo Đây chứng trực tiếp hiệu ứng khơng phải chứng gián tiếp vệ tinh LAGEOS NASA mang lại Tuy nhiên, báo cáo khơng đồng ý phép phân tích số liệu tương lai mang lại kết ―thật khó khăn khơng nói khơng thể, để bác bỏ hệ thống phân loại từ xuống mức độ mà họ cố gắng đạt tới‖, báo cáo phát biểu

Thật vậy, theo Bencze, đội nghiên cứu gồm 10 hay chừng người khảo sát số liệu cần tài trợ chừng triệu đô la để hồn thành dự án ―Số tiền thật khơng đáng kể so với sứ mệnh khác danh sách‖, Bencze nói Người ước tính đài quan sát tia X Chandra, xếp thứ hai danh sách (xem bên dưới), tiêu tốn chừng 50 triệu đô la để giữ cho hoạt động

Sau bảng xếp hạng 10 sứ mệnh khoa học:

1 SWIFT Chandra GALEX Suzaku Warm Spitzer WMAP XMM-Newton INTEGRAL RXTE

10 Gravity Probe B

(38)

Đề xuất phép kiểm tra mới về nguyên lí Copernicus

Cách mạng khoa học không đến thường xuyên, sách De revolutionibus orbium coelestium (Về quay cầu thiên thể) xuất vào năm 1543 định gây cách mạng Cơng trình Nicolas Copernicus lật đổ mơ hình ―địa tâm‖ hệ Mặt trời nằm trung tâm, đề xuất quan điểm thay Trái đất quay xung quanh Mặt trời

Không phủ nhận thực tế Mặt trời nằm trung tâm hệ Mặt trời chúng ta, chẳng ngờ vực ý kiến không trung tâm vũ trụ Thật vậy, điều kết lại nguyên lí gọi ―Nguyên lí Copernicus‖ phát biểu Trái đất khơng nằm vị trí đặc biệt ưu xem mặc định hiểu nhà nghiên cứu Nhưng kiểm tra ? Hai đội nhà vật lí độc lập nghĩ họ biết cách, bảo vệ cho luận điệu họ báo song song đăng tờ Physical Review Letters

Trong báo thứ nhất, Robert Caldwell đến từ Dartmouth College Albert Stebbins đến từ Phịng thí nghiệm quốc gia Fermi Mĩ giải thích cách sử dụng phổ xạ Nền vi sóng vũ trụ (CMB) – biển xạ vi sóng ngập tràn nơi phải sinh 380.000 năm sau Big Bang – dùng để kiểm tra xem Ngun lí Copernicus có hay khơng (Phys Rev Lett. 100

191302)

Gia tốc vũ trụ lượng tối

Các nhà vũ trụ học Caldwell Stebbins bị hút vào Ngun lí Copernicus giữ vai trị quan trọng việc giải thích chứng có khả quan sát cho gia tốc vũ trụ lượng tối Nếu Nguyên lí Copernicus khơng có cứ, có lẽ chẳng cần đến thứ lượng tối kì lạ để giải thích cho quan sát gia tốc vũ trụ, phải sống trung tâm ―trống khơng‖ Chân khơng để lại méo mó CMB bên ngồi vật đen ―Điều thật nên phải kiểm tra nó‖, Caldwell giải thích

Để đo xem điều có khơng, đội nghiên cứu đề xuất đo chất vật đen CMB xác so với trước Chân không dẫn tới bất đẳng hướng lớn ánh sáng tán xạ phát từ CMB cho lệch nhỏ CMB khỏi vật đen Nhưng thấy thêm chứng CMB vật đen chứng Nguyên lí Copernicus

(39)

Caldwell Stebbins nghĩ sứ mệnh NASA Máy đo phân cực phổ tuyệt đối có khả phát lệch có khỏi hành vi vật đen CMB COBE FIRAS không nhạy ―Chúng ta cần phải đo CMB tần số khác nhau, thứ mà sứ mệnh trước khơng có khả thực hiện‖, Caldwell nói

Phép kiểm tra khác

Trong báo độc lập khác, Jean-Philippe Uzan đến từ trường đại học Pierre Marie Curie Pháp với Chris Clarkson George Ellis đến từ trường đại học Cap Town Nam Phi đề xuất phương pháp khác kiểm tra Nguyên lí Copernicus (Phys Rev Lett. 100

191303) Phương án họ bao gồm việc đo lệch đỏ thiên hà – lệch bước sóng ánh sáng sang bước sóng dài tăng tốc – xác theo thời gian xem có thay đổi hay không Đội nghiên cứu biện luận số liệu lệch đỏ kết hợp với phép đo khoảng cách thiên hà để suy vũ trụ có đồng mặt khơng gian hay khơng – sở Nguyên lí Copernicus

Tuy nhiên, dường trụ cột vũ trụ học không dễ nhanh chóng bị lật đổ ―Tơi đánh cược ngơi nhà kết vơ hiệu nên Ngun lí Copernicus quy mơ mà quan sát‖, theo Paul Steinhardt, nhà vũ trụ học Đại học Princeton ―Nhưng nghĩ thí nghiệm thực hiện‖

Micheal Banks (physicsworld.com, 25/05/2008)

Pheonix phát hiện vùng đất đóng băng Hỏa

Các đa giác giống đặc trưng bề mặt hai cực Trái đất nằm đặc điểm nhận sứ mệnh Pheonix NASA, tổ hợp thiết bị chạm đất Hỏa vào sáng sớm ngày hôm qua lúc 00:53 GMT

(40)

Những ảnh khác chụp camera gắn Phoenix xác nhận phi thuyền tình trạng ―sức khỏe tốt‖, chịu hành trình tháng, 679 triệu dặm việc tiếp đất khéo léo bao gồm động hạ cánh – lần loại hạ cánh kiểu thực kể từ năm 1976 Các nhà khoa học NASA cảm thấy bớt căng thẳng Phoenix chịu số phận hai vật tiền nhiệm - Mars Climate Orbiter Mars Polar Lander — hai thất bại vào năm 1999

Các đặc trưng đa giác mà tàu đổ Pheonix NASA chụp thoáng qua nhỏ so với nhà khoa học mong đợi

Phoenix sẵn sàng bắt đầu sứ mệnh ba tháng Hỏa để nghiên cứu nguồn gốc băng mặt đất, hoạt động chu kì khí hậu khả có sống thể vi khuẩn

(41)

Laser terahertz chiếu sáng ở nhiệt độ phịng

Các chùm tia terahertz dùng nhiều ứng dụng khoa học công nghệ, ví dụ chụp ảnh sinh học, theo dõi an ninh khoa học vật liệu Nay ứng dụng vào bước tiến gần nữa, nhà nghiên cứu Mĩ Thụy Sĩ chế tạo nguồn phát terahertz kết hợp nhiệt độ phịng dựa cơng nghệ nano bán dẫn sẵn có thị trường

Bức xạ terahertz nằm vùng vi sóng hồng ngoại xa phổ điện từ, bước sóng khoảng đến 0,03 mm Cho đến nay, laser bán dẫn cỡ nhỏ phát ánh sáng bước sóng terahertz laser ―thác lượng tử‖ (QCL) Những dụng cụ gồm nhiều tầng giống hệt cấu thành từ giếng lượng tử bề dày nano mét

Khi thiết đặt hiệu điện thế, electron nhanh chóng nhày vào mức lượng giếng lượng tử trước rơi xuống mức thấp hơn, phát photon q trình Các electron sau bơm vào tầng khác nơi chúng phát photon khác Theo kiểu này, có nhiều tầng có nhiều photon phát electron độc thân ―đổ thác‖ qua cấu trúc

Tuy nhiên, nay, QCL có khả phát xạ terahertz nhiệt độ đông lạnh 200 K Dụng cụ QCL – chế tạo Federico Capasso thuộc Khoa Kĩ thuật Khoa học ứng dụng Harvard đồng đến từ Đại học Texas A&M ETH Zurich – phát xạ terahertz với vài trăm nano watt công suất nhiệt độ phòng (Appl Phys Lett.92

201101) Ở nhiệt độ đơng lạnh nhiệt điện có sẵn thị trường khoảng 259 K, công suất tăng lên cỡ microwatt Hơn nữa, cơng suất có khả tăng thêm nhiều đến vài miliwatt cách tối ưu hóa lớp cấu trúc nano bán dẫn vùng hoạt tính laser cách cải thiện hiệu suất rút trích xạ terahertz

Đội nghiên cứu chế tạo QCL họ từ chất biểu ―sự phát hiệu tần số‖ (DFG) Điều có nghĩa rọi sáng hai tần số ánh sáng, electron tái phát xạ photon hai tần số riêng hiệu tần số Khi hai tần số nằm vùng hồng ngoại trung, QCL tạo tần số hiệu THz

Không kềnh

(42)

Trái lại, dụng cụ bơm điện ―Dụng cụ làm thứ tinh thể bán dẫn nhỏ kích thước vài mili mét mà khơng cần laser bên ngồi kềnh nào‖, Capasso giải thích ―Điều có nghĩa dụng cụ nhỏ gọn, di động tiêu thụ lượng‖

Vì xạ terahertz có thẻ qua đa số chất ngoại trừ kim loại, nên dùng để phát vũ khí giấu giếm hay hóa chất gây nổ, hay chụp ảnh mẫu vật sinh học ―Việc phát khiếm khuyết vật liệu, vết nứt bọt, ứng dụng quan trọng‖, Capasso nói thêm

Các nhà nghiên cứu nghiên cứu cách làm tăng công suất phát nguồn phát terahertz kết hợp họ nhiệt độ phòng, nhiệt độ đông lạnh nhiệt điện Họ làm điều cách tăng diện tích bề mặt dùng cho phát xạ ánh sáng cách tối ưu hóa thiết kế giếng lượng tử

―Đây kết hấp dẫn quan trọng phá tan trở ngại laser bán dẫn terahertz thông thường, chúng hoạt động nhiệt độ thấp‖, theo lời Christian Pflügl thuộc Đại học Harvard University, người khơng có liên quan nghiên cứu ―Phương pháp lạ dẫn tới việc thực hóa nguồn phát ánh sáng bán dẫn nhỏ gọn với công suất phát đủ cho nhiều ứng dụng quang phổ, ví dụ nghiên cứu sản phẩm dược, phát thuốc xác định bệnh mô da‖

Belle Dumé (physicsworld.com, 28/05/2008)

Nghiên cứu cho thấy tầng đối lưu phía ấm lên

Nghiên cứu tiến hành Mĩ giúp đặt cho yên nghỉ tranh cãi lâu xung quanh mô hình khí hậu: tầng đối lưu phía có hay không ấm dần lên

(43)

bề mặt Tuy nhiên, kể từ thập niên 1970, phép đo nhiệt độ tiến hành khí cầu thời tiết tìm thấy nhiệt độ tầng đối lưu bên gần không đổi Kết luận hồi sinh vào năm 1990, nhà nghiên cứu sử dụng số liệu thu thập từ vệ tinh để đo thay đổi nhiệt độ tầng đối lưu

Trong đó, nhà khoa học khí hậu biết thiết bị khí cầu thời tiết bị ảnh hưởng hiệu ứng ấm lên ánh sáng Mặt trời Họ vướng mắc với việc làm sáng tỏ phạm vi mà số liệu vệ tinh tầng đối lưu bị ảnh hưởng tầng bình lưu Nhưng kiến thức sai số không làm cho rõ ràng chút thay đổi nhiệt độ gì, nói thế, xảy tầng đối lưu phía

Nay, Robert Allen Steven Sherwood thuộc trường đại học Yale sử dụng liệu gió thu thập từ khí cầu thời tiết làm vật ủy nhiệm cho phép đo nhiệt độ trực tiếp mang lại chứng có sức thuyết phục tầng đối lưu phía cuối nóng dần lên Mặc dù chúng phép đo nhiệt độ gián tiếp, nhưng ghi số liệu gió hồi phục thiết bị vệ tinh mặt đất, khiến chúng xác thực phép đo nhiệt độ sẵn có (Nature Geoscience doi: 10.1038/ngeo208)

(44)

Allen Sherwood thu thập liệu gió từ 341 trạm khí cầu thời tiết – 303 nằm bán cầu bắc 38 nằm bán cầu nam – khoảng thời gian từ 1970 tới 2005 Để chuyển liệu sang phép đo nhiệt độ, họ sử dụng mối quan hệ gọi phương trình gió-nhiệt, phương trình mơ tả gradient thẳng đứng tốc độ gió thay đổi theo nhiệt độ biến thiên theo chiều ngang Họ tìm thấy ấm lên tối đa xảy tầng đối lưu nằm phía vùng nhiệt đới 0.65 ± 0.47 °C thập kỉ, tốc độ phù hợp với mơ hình khí hậu

―Nghiên cứu thật cho thấy tầng bình lưu vùng nhiệt đới ấm lên ba thập niên qua‖, theo Benjamin Santer Phịng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore ―Và tơi hi vọng đưa tranh luận số liệu khí cầu thời tiết số liệu vệ tinh vào chỗ yên nghỉ‖ Santer, tác giả đứng đầu báo cáo năm 1995 Ủy ban Liên phủ Sự biến đổi khí hậu, cho bước xác nhận kết Allen Sherwood với ghi nhiệt độ trực tiếp Việc này, ơng giải thích, phải thực với thiết bị khí cầu thời tiết tiên tiến có khả định cỡ mơ hình cũ để loại bỏ định kiến

―Phương pháp Allen Sherwood thực điểm xuất phát đầy hứa hẹn‖, theo John Lanzante Đại học Princeton ―Nhưng có nhiều tin cậy chừng mà nghiên cứu khác khảo sát kĩ lưỡng số liệu gió phương pháp dùng để chuyển phép đo gió thành phép đo đương lượng nhiệt độ‖

Jon Cartwright (physicsworld.com, 28/05/2008)

Bí mật đóng gói ngẫu nhiên

(45)

Việc suy nghĩ cách đóng goi cầu bắt đầu vào kỉ thứ 16 với nhà toán học Thomas Harriot, người bạn nhà thám hiểm người Anh Walter Raleigh, ơng thử tính xem có đạn đại bác gói gọn gàng lên Năm 1611, nhà tốn học người Đức Johannes Kepler kết luận có cách xếp hiệu kiểu ―lập phương tâm diện‖ – cho phép tỉ số gói – phần không gian tổng bị chiếm chỗ cầu – 74% Niềm tin chứng minh chặt chẽ với toại nguyện đa số chuyên gia nhà toán học người Mĩ Thomas Hale vào năm 1998

Sự đóng gói ngẫu nhiên đơn giản Có ―sự đóng gói ngẫu nhiên chặt‖, ví dụ, hạt hình cầu cho vào hộp lắc lên Các thí nghiệm cho thấy việc đưa đến tỉ số gói 64% Nhưng hạt đưa vào cách nhẹ nhàng, nhà khoa học thu ―sự đóng gói ngẫu nhiên khơng chặt‖ khoảng 55%

Khoa học đóng gói

Hernán Makse, Chaoming Song Ping Wang trường City College of New York có mơ hình lí thuyết mơ tả đóng gói ngẫu nhiên cách chi tiết Họ giả sử cầu gói ghém tuân them tập hợp thống kê hạt chất khí trạng thái cân nhiệt, với phân bố thể tích kiểu Boltzmann Xây dựng nghiên cứu tiến hành Sam Edwards trường đại học Cambridge, họ mơ tả thể tích chiếm giữ cầu theo số hạt lân cận mà tiếp xúc, đại lượng gọi ―số phối hợp hình học‖ Rồi cách đưa phương trình vào biểu thức thống kê, họ thu công thức đơn giản liên hệ tỉ số gói với số phối hợp hình học (Nature

453 629)

Sử dụng cơng thức họ, nhà nghiên cứu tính tỉ số đóng gói đóng gói ngẫu nhiên chặt 0,634, số tương ứng đóng gói khơng chặt 0,536, đại khái phù hợp với kinh nghiệm truyền thống Makse cộng cịn minh họa cơng thức họ biểu đồ pha, họ ra, làm sáng tỏ vai trò quan trọng ma sát đóng gói ngẫu nhiên Khi khơng có ma sát hạt, thu đóng gói chặt tối đa, ma sát tăng lên, hệ số phối hợp hình học giảm, hệ hạt vào nhiều trạng thái mật độ đa dạng ―Trước người ta quan tâm đến hệ khơng ma sát‖, Makse nói, ―nên họ bỏ qua phần quan trọng biểu đồ pha‖

(46)

nhiều việc cần phải làm trước nhà khoa học có hiểu biết thống đóng gói cầu ngẫu nhiên lẫn có trật tự Một phần nghiên cứu tạo số đường tắt, ví dụ lập mơ hình tương tác hạt trung bình tồn vật ―Cơng trình chúng tơi bước đường tới lí thuyết ngang tầm với lí thuyết Hales‖, ơng thêm ―Con đường dài‖

Tuy nhiên, Makse tin cơng trình đội ơng có ứng dụng thực tiễn Ông chất dạng hạt sử dụng rộng rãi công nghiệp thực tế người ta hiểu biết nghèo nàn chúng Ông cho đại lượng gọi ―sức nén chặt‖ – số đo mức độ mà hệ có khả bị nén – giúp cơng ti dược phẩm, thực phẩm dầu khí tối ưu hóa sản phẩm họ ―Sức nén chặt dùng để mô tả đặc trưng trạng thái chất bột theo kiểu giống nhiệt độ xác định trạng thái chất lỏng hay chất khí‖, ơng nói

Edwin Cartlidge (physicsworld.com, 28/05/2008)

Kĩ thuật khảo sát từ học ở cấp độ nano

Các nhà nghiên cứu Nhật vừa sử dụng kĩ thuật lần đo cấu trúc từ điện tử lớp nguyên tử lớp bề mặt chất Kĩ thuật đó, đặt tên quang phổ học nhiễu xạ, thật quan trọng cho việc tìm hiểu từ học cấp độ nano phát triển chất ghi trữ từ tính ―vng góc‖ mật độ cao

Mật độ lưu trữ liệu tương lai sớm phải vượt qua terabyte (1012

byte) inch vuông, yêu cầu bit có bề ngang 10 nm Nhưng cấp độ mà từ học bề mặt xuất hiện, điều quan trọng tìm hiểu xem có hiệu ứng từ bất thường hay không

(47)

định cường độ cực đại, họ phân biệt cấu trúc từ điện tử lớp riêng rẽ (Phys Rev Lett.100 207201)

Fumihiko Matsui đồng

Từng lớp

Các nhà nghiên cứu sử dụng kĩ thuật họ để phân tích cấu trúc từ màng mỏng nickel bề mặt đồng, chất quan trọng việc lưu trữ liệu từ tính Cho đến nay, cấu trúc từ nguyên tử màng mỏng nickel không rõ ràng, nhà khoa học biết trục từ hóa màng từ song song bề mặt chất sang vng góc 10 lớp ngun tử sâu Matsui đồng phân tích vùng chuyển tiếp đo moment từ lớp riêng rẽ

Biết xác moment từ thay đổi cấu trúc hữu ích cho việc chế tạo dụng cụ ghi trữ từ tính vng góc Từ tính vng góc có khả thực mật độ lưu trữ gấp ba lần mật độ lưu trữ chất ghi trữ theo chiều dọc truyền thống Đây hạt từ tính có khả nhồi nhét gần cho mật độ cao hơn, đưa đến nhiều liệu inch vuông

(48)

cách không gây hại lần ―Kĩ thuật khiến người ta tập trung vào vùng bên bề mặt, nơi kết nối bề mặt với giới khối chất‖, Matsui nói với physicsworld.com

Các nhà nghiên cứu mở rộng kĩ thuật họ để phân tích bề mặt chất siêu dẫn ―Chúng tơi đặc biệt bị thu hút với tính chất điện tử tương quan cấu trúc hình học chuyển tiếp pha siêu dẫn‖, Matsui nói