Nhưng với hydrogen trên đầu nhọn, STM có thể lập bản đồ mật độ electron toàn phần (TED) của phân tử - về cơ bản đó là cấu trúc phân tử. Trong nghiên cứu mới nhất này, Tautz và cá[r]
(1)(2)W W W T H U V I E N V A T L Y C O M
Bản Tin Vật Lý
Tháng - 2010
© Thư Viện Vật Lý www.thuvienvatly.com banquantri@thuviemvatly.com
Tháng năm 2010
Nội dung: Trần Nghiêm – trannghiem@thuvienvatly.com Biên tập: Trần Triệu Phú – trieuphu@thuvienvatly.com Thiết kế: Bích Triều, Vũ Vũ
Cùng số Cộng tác viên khác
(3)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang
Nội dung
Phản-laser hồn tồn khả thi
Laser biến hạt ảo thành thật
Mặt trời tỉnh giấc
5 thiết bịđược chọn cho sứ mệnh tìm kiếm sống Hỏa ExoMars
Silicon tan chảy nguội
Nguyên lí Pauli bị vi phạm rìa lỗđen 11
Hayabusa tìm kiếm nguồn gốc sống vũ trụ 13
Dùng laser điều khiển nhịp tim 15
Đo hàm lượng glucose mà không cần lấy máu thử 17
Một lỗđen cần có khối lượng tối thiểu bao nhiêu? 19
Nicola Cabibbo: 1935–2010 22
‘Năng lượng tối’ làm cho vũ trụ giãn nở mãi 24
Hệ mặt trời có lẽ già ước tính đến triệu năm tuổi 26
Mộc tinh bị công lần thứ ba 13 tháng 27
Mặt trăng co lại 29
Vi khuẩn sống sót năm rưỡi khơng gian vũ trụ 31
Phát đe dọa lí thuyết cấu tạo hạt nhân 33
Đo lường vũ trụ 34
Kính thiên văn Kepler phát hai hành tinh quay đồng 36
Định cỡ tiểu hành tinh có nguy gây hại 38
Lần chụp ảnh liên kết hydro 40
Các lỗđen siêu khối lượng sinh hợp thiên hà 42
CERN đối mặt trước cắt giảm ngân sách 250 triệu bảng 46
Skyrmion mang đến dụng cụđiện tử lạ 48
(4)Phản-laser hoàn toàn khả thi
Các nhà khoa học gọi phản laser Thay khuếch đại ánh sáng, dập tắt ánh sáng hồn tồn, để lại bóng tối tuyệt đối
Laser hoạt động cách tạo đợt thác photon phản xạ tới lui bên vật liệu khuếch đại ánh sáng trước thoát đầu Mội đội nghiên cứu trường Đại học Yale tự hỏi khơng biết điều xảy họ đảo ngược trình lại, làm cho vật liệu hấp thụ ánh sáng không phát chùm laser
Đa số laser phát ánh sáng từ đầu, người ta làm cho laser phát hai chùm tia giống hệt theo hai hướng ngược Điều yêu cầu có lớp suốt phần, giống hệt nhau, hai đầu vật liệu phát sáng, thí dụ gallium arsenide
Các nhà nghiên cứu tính sử dụng chất liệu hấp thụ ánh sáng silicon, bước sóng định, hai chùm laser giống hệt chiếu thẳng vào triệt tiêu hoàn toàn bên khối chất liệu
Một miếng silicon mỏng tờ giấy thông thường hấp thụ khoảng 20% ánh sáng tới, đội nghiên cứu tính cấu triệt tiêu toàn ánh sáng tới bước sóng 945 nm, vùng hồng ngoại gần Kết họ cơng bố tạp chí Physical Review Letters, số 105, trang 053901
Cho đến nay, hiệu ứng tồn giấy, thành viên đội nghiên cứu, Dougals Stone cho biết “các thí nghiệm triển khai có triển vọng, tơi hồn tồn tin thực hóa” Năng lượng từ chùm laser dập tắt biến đổi thành nhiệt, cách biến thành dịng điện, hiệu ứng cho phép xung sáng truyền cáp quang biến đổi thành tín hiệu điện với hiệu suất cao
(5)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang
Laser có thể biến hạt ảo thành thật
Các laser hệ có khả tạo vật chất cách bắt giữ hạt ma quỷ, theo học lượng tử, vốn tràn ngập không gian dường trống rỗng
Nguyên lí bất định học lượng tử hàm ý khơng gian khơng thật trống rỗng Thay vào đó, thăng giáng ngẫu nhiên làm khai sinh vạc dầu nóng bỏng gồm hạt, thí dụ electron, đối tác phản vật chất chúng, gọi positron
Những gọi “hạt ảo” thường hủy lẫn nhanh nên không ý tới chúng Nhưng nhà vật lí dự đoán từ năm 1930
rằng điện trường mạnh biến đổi hạt ảo thành hạt thật mà quan sát thấy Điện trường đẩy chúng theo hướng khác chúng có điện tích trái dấu nhau, tách li chúng nên chúng phá hủy Trên lí thuyết, laser thật thích hợp cho nhiệm vụ ánh sáng chúng khốc điện trường mạnh Năm 1997, nhà vật lí Trung tâm Máy gia tốc Thẳng Stanford (SLAC) Menlo Park, California, Mĩ, sử dụng ánh sáng laser tạo vài ba cặp electron-positron Nay phép tính cho thấy laser hệ có khả tạo cặp với số lượng lên tới hàng triệu
Các laser tương lai tạo vật chất từ ánh sáng (Ảnh: nickwinch/stock.xchng)
Phản ứng dây chuyền
(6)Cặp gia tốc lên tốc độ cao laser đó, làm cho chúng phát ánh sáng Ánh sáng này, kết hợp với ánh sáng laser, tiếp tục sinh nhiều cặp Đó theo nghiên cứu đăng tải tạp chí Physical Review Letters tác giả Alexander Fedotov thuộc Đại học Nghiên cứu Hạt nhân Quốc gia Moscow đồng nghiệp
Ở laser có khả tập trung khoảng 1026 watt cm2, phản ứng phi mã biến đổi hiệu ánh sáng laser thành hàng triệu cặp electron-positron, đội nghiên cứu kết luận
Xưởng phản vật chất
Loại cường độ đạt tới với laser dự án Cơ sở hạ tầng Cực Sáng châu Âu xây dựng Phiên laser chế tạo vào năm 2015, có khả phải vài năm sau hoàn tất nâng cấp cần thiết để đạt tới 1026 watt/cm2 – theo lời đồng tác giả Georg Korn thuộc Viện Quang học Lượng tử Max Planck Garching, Đức Khả tạo số lượng lớn positron hữu ích cho máy va chạm hạt Máy Va chạm Thẳng Quốc tế đề xuất, thiết bị cho lao electron positron vào Nhưng Pisin Chen thuộc trường Đại học Quốc gia Đài Loan Đài Bắc cho biết chi phí cao nguồn laser mạnh làm cho phương pháp trở nên tốn giải pháp thay Cách chuẩn tạo số lượng lớn positron bắn chùm electron lượng cao vào miếng kim loại để tạo cặp electron-positron
(7)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang
Mặt trời đang tỉnh giấc
Những người thích chiêm ngưỡng cảnh đẹp kì thú bầu trời thưởng thức số cực quang ngoạn mục vào ngày mai Sau giấc ngủ dài, Mặt trời bừng thức giấc Hồi sáng thứ bảy tuần trước, bề mặt ngài thái dương phun trào phóng thích hàng plasma (các ngun tử bị ion hóa) vào khơng gian vũ trụ Plasma lao thẳng phía chúng ta, tới nơi, tạo trình diễn ánh sáng đẹp mắt
Nhà thiên văn học Leon Golub Trung tâm Thiên văn vật lí Harvard-Smithsonian (CfA) cho biết: “Đợt phun trào nhắm thẳng phía chúng ta, trông đợi tới vào ngày tháng Khá lâu có đợt phun trào thức nhắm thẳng phía này”
Đợt phun trào, gọi phun trào vật chất vành nhật hoa, Đài thiên văn Động lực học Mặt trời (SDO) NASA ghi hình camera SDO phi thuyền phóng lên quỹ đạo hồi tháng Nó cung cấp hình ảnh chất-lượng-tốt-hơn-HD Mặt trời nhiều bước sóng khác
Ảnh chụp tia X Mặt trời vào sáng thứ bảy, ngày tháng Vòng cung tối gần rìa bên phải ảnh sợi plasma phun khỏi bề mặt Vùng sáng rực tai lửa mặt trời khơng có liên quan Ảnh: NASA Khi đợt phun trào vật chất vành nhật hoa tới Trái đất, tương tác với từ trường
hành tinh chúng ta, có khả gây bão địa từ Các hạt xạ từ mặt trời đổ thác theo đường sức từ xuống hai địa cực Trái đất Các hạt va chạm với nguyên tử nitrogen oxygen khí quyển, làm cho chúng phát sáng giống chế xảy bóng đèn neon
Cực quang thường nhìn thấy vĩ độ cao Tuy nhiên, bão địa từ, cực quang thắp sáng bầu trời vĩ độ thấp Những người đam mê bầu trời miền bắc nước Mĩ nước khác hướng mắt phương bắc đêm tháng để chiêm ngưỡng trình diễn ánh sáng lục đỏ ngoạn mục
(8)5 thiết bị được chọn cho sứ mệnh tìm kiếm sự sống Hỏa ExoMars
Ảnh minh họa ExoMars Phi thuyền phóng lên vào năm 2016 (Ảnh: ESA/NASA) Có sống Hỏa hay khơng? Câu hỏi
đó trả lời năm thiết bị khoa học vừa chọn cho bay sứ mệnh ExoMars lên hành tinh đỏ vào năm 2016 Là dự án hợp tác Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) NASA, ExoMars viết tắt dự án Ngoại Sinh vật học Hỏa tinh trơng đợi có hai sứ mệnh thẳng tiến lên Hỏa
Năm thiết bị chọn từ 19 đề xuất đệ trình hồi tháng 1, 2010 Chúng bao gồm ba máy dị hồng ngoại khác qt qua bầu khí Hỏa tinh tìm kiếm thành phần phân tử hàm lượng thấp, đồng thời tìm bụi nước
Các nhà khoa học dự án đặc biệt muốn lập đồ hàm lượng methane khí Hỏa tinh “Việc lập đồ methane cho phép nghiên cứu sâu câu hỏi quan
trọng đó: Hỏa hành tinh có sống hay khơng, hay trở nên có sống tương lai hay khơng?”, David Southwood, giám đốc khoa học thám hiểm rô bôt ESA, giải thích Khí methane sứ mệnh Mars Express ESA phát lần hành tinh đỏ hồi năm 2003 có mặt sau xác nhận nhà khoa học NASA Methane Hỏa đặc biệt hấp dẫn với nhà ngoại sinh vật học [nghiên cứu sống ngồi trái đất] chất khí bị phân hủy xạ mặt trời Có lượng đáng kể methane, đó, có nghĩa chất khí tạo sinh vật sống – giống hệt trình xảy Trái đất
Phi thuyền ExoMars bay quỹ đạo cách bề mặt Hỏa tinh 400 km có camera ghi lại ảnh 3D phân giải cao có
(9)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang bước sóng ghi ảnh tồn cầu Hỏa
để điều khiển hoạt động bốn thiết bị
Hộ tống ExoMars TGO hành trình lên Hỏa phi thuyền tiếp đất nhỏ ESA cung cấp hạ cánh xuống bề mặt hành tinh đỏ Phi thuyền tiếp đất có chứa thí nghiệm địa vật lí khí quyển, trở ngại tài khiến ESA phải lùi kế hoạch thời gian lại Thay vào đó, phi thuyền tiếp đất kế hoạch phi thuyền “thao diễn” chứa số hạn chế thiết bị kiểm nghiệm phát triển công nghệ hạ cánh cho sứ mệnh ExoMars thứ hai, theo lịch trình khởi động vào năm 2018
Mục tiêu sứ mệnh năm 2018 đưa cỗ xe tự hành lên bề mặt Hỏa Cỗ xe trang bị máy khoan để thu gom mẫu địa chất, chúng mang Trái đất sứ mệnh hợp tác ESA/NASA khác lên kế hoạch cho thập niên 2020
Đồng thời, ESA cho biết họ có 470 triệu bảng Anh để chi cho sứ mệnh khoa học “tầm trung” phóng lên vào năm 2022 Cơ quan kêu gọi nhà khoa học vũ trụ đưa đề xuất cho sứ mệnh triển khai với kế hoạch Tầm nhìn Vũ trụ ESA cho tương lai khoa học vũ trụ châu Âu
(10)Silicon tan chảy nguội đi
Bánh xốp silicon: vật liệu sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp chip máy tính pin mặt trời (Ảnh: Patrick Gillooly)
Một tính chất kì lạ silicon dẫn tới phương pháp rẻ tiền tinh chế loại chất liệu điện tử sử dụng nhiều Đó theo nhà nghiên cứu Viện Cơng nghệ Massachusetts (MIT), họ quan sát thấy hiệu ứng silicon tan chảy lạnh – trình mang lại phân tách silicon khỏi số tạp chất
“Sự tan chảy ngược” quan sát thấy trước số chất liệu khác xây dựng nhiều nguyên khác Trong trường hợp silicon, đội khoa học MIT Steve Hudelson đứng đầu cho biết hiệu ứng thu từ chất liệu trở nên bão hòa lạnh Đội Hudelson theo dõi q trình với phép đo huỳnh quang tia X thực Nguồn Sáng Tiên tiến (ALS) Phịng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley California
Các nhà nghiên cứu lấy mẫu silicon pha tạp có cân nhắc với đồng, nickel sắt, làm nóng chất liệu lên 1000oC – thấp nhiệt độ nóng chảy silicon 400oC Sau đó, họ làm nguội hỗn hợp xuống 900oC, họ quan sát thấy hình thành giọt chất lỏng nhỏ xíu bên vật chứa silicon ba tạp chất Khi đội nghiên cứu tiếp tục làm lạnh khối vật liệu, tạp chất dần trở nên bị tách li khỏi silicon bên giọt Cuối cùng, khối vật liệu trở nên hoàn toàn rắn trở lại nhiệt độ giảm xuống điểm tới hạn gọi “nhiệt độ eutectic” – khoảng 700oC
(11)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 10 máy hút chân không nuốt lấy tạp chất”, theo lời Tonio Buonassasi, thành viên đội MIT
Đồng thời, nhiều ứng dụng điện tử - có pin mặt trời – liên quan đến việc đưa tạp chất có cân nhắc vào silicon, kết giúp nhà nghiên cứu điều khiển tương tác hóa học bên chất liệu
(12)Nguyên lí Pauli bị vi phạm tại rìa của lỗ đen
Tồn vật chất vũ trụ - nhìn thấy, cảm nhận ngửi – có cấu trúc định dự đốn trước, nhờ electron nhỏ xíu quay trịn xung quanh hạt nhân nguyên tử chúng lớp vỏ đồng tâm hay mức nguyên tử Một nguyên lí cấu trúc có trật tự khơng có hai electron chiếm giữ mức nguyên tử (trạng thái lượng tử) đồng thời – nguyên lí gọi nguyên lí loại trừ Pauli, xây dựng tảng thuyết tương đối rộng Albert Einstein thuyết lượng tử
Tuy nhiên, đội gồm nhà vật lí trường Đại học Syracuse gần phát triển mơ hình lí thuyết giải thích làm nguyên lí loại trừ Pauli bị vi phạm làm nào, điều kiện hoi định, nhiều electron đồng thời chiếm giữ trạng thái lượng tử
Mơ hình họ, cơng bố tạp chí
Physical Review Letters (vol 105) ngày 26/7, giúp giải thích vật chất hành xử ranh giới lỗ đen góp phần vào cơng nghiên cứu khoa học diễn hướng tới lí thuyết thống hấp dẫn lượng tử
“Các chuyển tiếp electron từ lớp vỏ nguyên tử sang lớp vỏ khác vi phạm nguyên lí Pauli thách thức tảng vật lí học”, giáo sư A.P Balachandran, tác giả đứng đầu nhóm nghiên cứu, phát biểu “Vì lí nên có sức hút thực nghiệm mạnh mẽ việc tìm kiếm chuyển tiếp Cho đến nay,
đã có vài mơ hình hợp lí giải thích làm chuyển tiếp xảy Lí thuyết chúng tơi cung cấp mơ thế”
Phương thức ổn định mà electron lắp đầy mức nguyên tử mang lại ổn định cấu trúc cho vật chất, đồng thời chi phối tính chất hóa học nguyên tố bảng tuần hoàn Cơ sở ổn định khả định vị đối tượng (electron, proton neutron) xác khơng gian thời gian Mơ hình thừa nhận cấp độ mà hấp dẫn lượng tử đáng kể, ảnh không-thời gian liên tục bị phá vỡ, làm ảnh hưởng sâu sắc đến đối xứng quay nguyên tử kích thích chuyển tiếp electron (chuyển động từ lớp vỏ sang lớp vỏ khác) vi phạm nguyên lí Pauli
Theo mơ hình trên, vi phạm ngun lí Pauli lí thuyết xảy tự nhiên khoảng thời gian dài tuổi vũ trụ - thường xuyên lần “trăng xanh” biết [kì trăng trịn thứ hai tháng]
“Mặc dù hiệu ứng nhỏ, nhà khoa học sử dụng thiết bị xác cao để cố gắng quan sát hiệu ứng”, Balachandran nói “Nếu tìm thấy, ảnh hưởng sâu sắc tảng lí thuyết vật lí sở nay”
(13)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 12 Thực tế ngun lí Pauli bị vi phạm
có thể giúp giải thích vật chất hành xử ranh giới lỗ đen Joseph, thành viên nhóm, nói: “Trong khơng biết xảy với vật chất lỗ đen, mơ hình
chúng tơi mang lại gợi ý cách thức vật chất hành xử nguyên tử co lại sức hút hấp dẫn lỗ đen”
(14)Hayabusa tìm kiếm nguồn gốc sống vũ trụ
Một hậu duệ cải tiến tàu vũ trụ Nhật Bản Hayabusa – cuối mang Trái đất capsule hồi đầu năm – cất cánh vào vũ trụ vào năm 2014 Hayabusa trơng đợi quay vào năm 2020, mang lại manh mối nguồn gốc sống Trái đất
Hồi tuần rồi, Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA) phủ bật đèn xanh bắt đầu phát triển Hayabusa 2, tàu ước tính tiêu tốn khoảng 164 tỉ yen (2 tỉ USD)
Giống bậc tiền bối nó, phi thuyền viếng thăm tiểu hành tinh để thu gom mẫu bụi Nhưng Hayabusa đến thăm tiểu hành tinh Itokawa rộng 500 mét để thu gom bụi giàu silicon sắt, Hayabusa đến thăm tảng đá vũ trụ kích cỡ km tên gọi 1999 JU3, để tìm kiếm phân tử hữu gieo mầm cho sống Trái đất
Con tàu thiết kế tránh trục trặc mà tàu Hayabus gặp phải hành trình rắc rối gây lo lắng khơng n Mặc dù Hayabusa thành cơng việc đưa capsule trở Trái đất hồi đầu năm nay, người ta chưa rõ có thu gom bụi tiểu hành tinh theo kế hoạch hay không
Một chi tiết tàu Hayabusa bom rộng 30 cm gọi bom công phá, theo lời Makoto Yoshikawa, thành viên đội Hayabusa JAXA Khi Hayabusa cách tiểu hành tinh 500 mét, thả bom cơng phá lui phía sau tiểu hành tinh để “nấp”, Yoshikawa nói “Sau đó, bom công phá phát nổ”
Miệng hố rộng mét thu cho phép thu gom mẫu từ bên bề mặt tiểu hành tinh, nơi chất liệu bị ảnh hưởng xạ mặt trời Mục tiêu Hayabusa thu gom mẫu từ bề mặt Itokawa, vật chất bề mặt mà Hayabusa thu gom có khả chứa nhiều manh mối sở hóa học khứ tiểu hành tinh Để thu gom bụi từ miệng hố này, Hayabusa sử dụng hai phương pháp khác Giống bậc tiền bối nó, có viên đạn nhỏ để bắn vào tiểu hành tinh trên, làm bụi bay gom lấy dụng cụ hình nón Tuy nhiên, viên đạn tàu Hayabusa bắn không thành công, lần sau lần thử nghiệm lại
Phi thuyền thiết kế để tống chất liệu dính, gốc silicon vào miệng hố tiểu hành tinh nhằm thu gom thêm nhiều bụi “Nếu có hai loại phương pháp thu gom mẫu, chắn thu gom nhiều hơn”, Yoshikawa giải thích
Để tránh trở ngại khác gây rắc rối cho Hayabusa, phi thuyền thám hiểm tiểu hành có hệ thống điều khiển định hướng hồi phục, anten tốt động thiết kế lại
(15)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 14 tiểu hành tinh hay chổi bắn phá vào hành tinh thời nằm nôi Nhưng để chứng minh điều này, trước hết nhà nghiên cứu phải tìm thấy amino acid đất vũ trụ
Hồi năm ngoái, NASA xác nhận sứ mệnh Stardust họ chộp amino acid từ đuôi chổi băng giá Wild Nhưng tiểu hành tinh 1999 JU3, nơi giàu hợp chất carbon ảnh chụp nhiệt cho biết, gần Trái đất đó, cung cấp nhìn sâu sắc nguồn gốc sống
Jeremy Bailey, nhà thiên văn vật lí trường Đại học New South Wales Sudney, Australia, cho biết thêm việc hạ cánh lên tiểu hành tinh thu gom mẫu, thay sử dụng phương pháp chộp lấy bay lướt qua Stardust, giải pháp tốt vè đó, phương pháp hiệu để thu gom hợp chất hữu
Ông nói phần chất liệu hữu bị đốt cháy lao vào máy gom mẫu Stardust tốc độ cao
Hồi tháng năm nay, tổng thống Mĩ Barack Obama hứa đưa nhà du hành lên tiểu hành tinh vào năm 2025
Cho đến nay, thành phần có capsule mà tàu Hayabusa thả Trái đất giai đoạn phân tích
(16)Dùng laser điều khiển nhịp tim
Theo nhà nghiên cứu Mĩ, kĩ thuật điều hòa tốc độ nhịp tim xung ánh sáng ngắn mang đến loại máy điều hịa nhịp tim xâm hại Đội nghiên cứu Andrew Rollins trường đại học Reserve Cleveland, Hoa Kì, lần chứng minh làm đồng hóa nhịp tim thể phôi chim cút với xung ánh sáng laser hồng ngoại
Cánh cửa mở sang dụng cụ mở vào năm 2008 xung femto giây cực ngắn phát từ laser Ti:Sapphire điều hịa hoạt động nhóm nhỏ cardiomyocyte,
những tế bào chuyên dụng tim co lại đồng để tạo nhịp tim Thật không may, giá phải trả nguy gây nguy hiểm cho tế bào q trình Trong nghiên cứu mới, nhóm Rollins xuất phát từ nghiên cứu chứng tỏ ánh sáng hồng ngoại dạng xung ảnh hưởng đến “thế tác dụng” tế bào, tên gọi biến thiên nhanh chóng lệch bên tế bào, cho bước tiến tới co Những tác dụng trông thấy mức phơi sáng ngưỡng gây nguy hại
Ảnh chụp phôi chim 53 ấp Một sợi quang (bên dưới) mang xung quang học đến bắt nhịp tim, laser khảo sát tốc kế Doppler (bên trái) ghi lại nhịp tim Ảnh: Michael Jenkins
Làm đập trái tim chim
(17)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 16 sáng đưa vào qua sợi quang đường kính 400 μm, đặt cách chỗ phôi 500 μm, ống tim rọi sáng giây hai lần
Kết đồng hóa xung laser tốc độ tim phơi, với xung cảm ứng nhịp tim Tăng tần số rọi sáng lên xung giây làm cho nhịp tim tăng lên theo, laser tắt nhịp tim giảm trở lại gần mức ban đầu Chừng cường độ phơi sáng giữ ngưỡng đó, đội nghiên cứu xác định ngưỡng khoảng chừng 0,81 Jcm-2, nhịp tim ăn khớp thành công với xung sáng mà chẳng có dấu hiệu nguy hại trơng thấy kính hiển vi điện tử
Phơi chim mơ hình quan trọng cho nghiên cứu tổng qt tăng trưởng tim khuyết tật bẩm sinh, chủ đề nhiều điều chưa rõ Đó chim có xu hướng có cấu tạo giải phẫu tương đối đơn giản phát triển nhanh chóng mà cịn có điều khiển chặt chẽ hoạt động “động vật có xương sống cịn sống” Một phương thức khơng xâm lấn điều hịa nhịp tim cho nhà nghiên cứu phương tiện thao tác lực hoạt động “thòng lọng” ống tim thành quan bốn buồng ngăn, mang lại
những phương pháp khảo sát xảy q trình
Giải phóng tác dụng
Tuy nhiên, viễn cảnh việc thay máy điều hòa nhịp tim chạy điện thể người với tương đương trang bị laser cịn xa, chí ngun laser tạo hiệu ứng chưa rõ Đội khoa học người Mĩ tin gây gradient nhiệt, mở kênh ion cảm ứng tác dụng điều kiện thích hợp Người ta khơng rõ áp dụng cho mô mờ đục tim người có đảm bảo hay khơng
Họ tin máy quang điều hịa nhịp tim có lợi so với mẫu chạy điện Chúng khơng cần tiếp xúc vật lí với tim, tránh nguy thân điện cực chạm trúng quan mà chúng hỗ trợ Thêm nữa, laser tập trung hẹp vào diện tích đặc biệt mong muốn
(18)Đo hàm lượng glucose mà không cần lấy máu thử
Các nhà khoa học MIT vừa nghĩ phương pháp đo hàm lượng glucose máu cách chiếu ánh sáng hồng ngoại gần lên da Ảnh: Patrick Gillooly Những người bị bệnh đái tháo đường phải
chịu châm ngón tay vài lần ngày để lấy máu Đó thật điều ám ảnh! Nay nhà nghiên cứu Mĩ vừa tìm giải pháp nhanh chóng khơng gây đau để đo hàm lượng đường máu – dụng cụ hoạt động đơn giản cách chiếu ánh sáng lên da
Trong tương lai, người ta chế tạo dụng cụ cỡ laptop giữ nhà mang khắp nơi Thay phải chích vào da để lấy mẫu máu, dụng cụ đo hàm lượng đường đơn giản cách đặt máu quét lên da Vì phép đo diễn nhanh chóng dễ dàng, nên người ta hi vọng dụng cụ khích lệ người bị tiểu đường kiểm tra hàm lượng đường máu họ thường xuyên hơn, cho phép họ làm chủ tốt tình trạng bệnh tật
Bộ phận dụng cụ quang phổ kế Raman, nhận hợp
chất hóa học cách đo xem ánh sáng laser hồng ngoại gần tán xạ tiếp xúc với phân tử Ý tưởng sử dụng quang phổ kế Raman để đo hàm lượng đường máu đề xuất lần cách 15 năm trước, Michael Feld Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) Mặc dù Feld qua đời hồi tháng năm nay, đội ông hiện thực hóa tầm nhìn ơng
(19)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 18 Đội khoa học MIT giải vấn đề
bằng cách phát triển thuật toán liên hệ glucose máu với hàm lượng glucose khe “Chúng tơi tích hợp mơ hình truyền khối lượng vào thuật toán quang phổ Raman tổng quát, cho phép biến đổi liền mạch glucose máu glucose khe”, Ishan Barman, tác giả lãnh đạo nhóm nghiên cứu, cho biết Sử dụng phiên sơ dụng cụ trên, đội nghiên cứu kiểm tra hàm lượng đường máu số tình nguyện viên nhận thấy độ xác phép kiểm tra tốt ngang với phép kiểm tra chích máu ngón tay Ngồi ra, thuật tốn cịn cho phép thử nghiệm tiên đốn giai đoạn có hàm lượng đường máu cao thấp (hyperglycemia hypoglycemia) tới cách ngoại suy tốc độ biến đổi nồng độ đường máu
Thách thức giảm cỡ hệ Raman chế tạo dụng cụ thu nhỏ thích hợp cho sử dụng nhà Một nguyên mẫu chế tạo lên lịch định cho thử nghiệm lâm sàng, việc giảm
tính phức tạp hệ thu nhỏ thành phần đòi hỏi cần có thêm thời gian
“Chúng tơi giai đoạn chứng minh nguyên lí phát triển dụng cụ - chúng tơi hình dung đơn vị cỡ laptop cầm tay với giá thành cỡ chừng 200 USD”, Barman cho biết “Thật khó dự báo trước biến đổi thị trường quy rắc FDA, người ta sử dụng dụng cụ quang để theo dõi hàm lượng glucose vòng 5-7 năm tới”
Randall Jean, chuyên gia cảm biến từ xa trường đại học Baylor Texas, Hoa Kì, thật ấn tượng trước cơng trình “Nghiên cứu xử lí vấn đề thực tế mang lại phương tiện quan trọng nhằm cải tiến việc chế tạo cảm biến khơng xâm hại”, ơng nói “Nó hữu ích việc phát triển gọi ‘tuyến tụy nhân tạo’ – insulin phân phối tự động để phản ứng với hàm lượng đường máu”
(20)Một lỗ đen cần có khối lượng tối thiểu bao nhiêu?
Sử dụng Kính thiên văn Rất Lớn ESO, nhà thiên văn châu Âu lần chứng minh nam châm – loại neutron bất thường – hình thành từ ngơi có khối lượng 40 lần khối lượng Mặt trời Kết mang lại thách thức to lớn cho lí thuyết tiến hóa sao, ngơi có khối lượng trơng đợi trở thành lỗ đen, nam châm Kết làm phát sinh câu hỏi bản: thật cần khối lượng để trở thành lỗ đen?
Ảnh minh họa thể nam châm đám dày đặc non trẻ Westerlund
Để đến kết luận họ, nhà thiên văn khảo sát chi tiết đám bất thường Westerlund 1, nằm cách xa 16.000 năm ánh sáng theo hướng chòm phương nam Ara Từ nghiên cứu trước đây, nhà thiên văn biết Westerlund đám siêu gần biết đến, có chứa hàng trăm ngơi nặng, số tỏa sáng gần triệu lần mặt trời số có đường kính hai nghìn lần đường kính Mặt trời (lớn quỹ đạo Thổ tinh)
Đám mở Westerlund phát vào năm 1961 Australia nhà thiên văn người Thụy Điển Bengt Westerlund Đám nằm phía sau đám mây khí bụi khổng lồ nằm sao, chúng chặn đa phần ánh sáng nhìn thấy Hệ số lu mờ 100.000, nguyên phải thời gian lâu người ta vén chất đích thực đám đặc biệt
(21)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 20 ngắn ngủi – nói theo ngôn ngữ thiên văn học – nên Westerlund phải trẻ Các nhà thiên văn xác định tuổi chừng 3,5 đến triệu năm Như vậy, Westerlund rõ ràng đám “mới sinh” thiên hà
Ảnh chụp đám trẻ Westerlund với Máy ghi ảnh Trường Rộng kính thiên văn MPG/ESO 2,2 mét Đài thiên văn La Silla ESO Chile
“Nếu Mặt trời nằm trung tâm đám bật này, bầu trời đêm ngập tràn hàng trăm sáng Mặt trăng rằm” – phát biểu Ben Ritchie, tác giả đứng đầu nhóm nghiên cứu
Westerlund vườn ngoạn mục, với số lượng đông đúc đa dạng Các ngơi đám có chung đặc điểm: chúng có tuổi, ước tính chừng 3,5 đến triệu năm, cụm hình thành kiện tạo
Sao nam châm loại neutron có từ trường mạnh đến mức khó tin – mạnh từ trường Trái đất triệu tỉ lần, chúng hình thành ngơi định trải qua vụ nổ siêu Đám Westerlund có chứa vài ngơi nam châm mà người ta biết Dải Ngân hà Nhờ có mặt đám sao, nhà thiên văn suy luận ngơi nam châm phải hình thành từ ngơi nặng 40 lần Mặt trời
(22)tầm quan trọng to lớn chưa có lí thuyết chấp nhận cho hình thành vật thể từ tính cực độ vậy”
Do đó, nhà thiên văn nghiên cứu thuộc hệ đôi che khuất W13 đám Westerlund sử dụng thực tế rằng, hệ vậy, khối lượng xác định trực tiếp từ chuyển động
Bằng cách so sánh với này, họ nhận thấy trở thành nam châm phải có khối lượng 40 lần khối lượng Mặt trời Điều chứng tỏ, lần đầu tiên, nam châm phát triển từ nặng mà thường mong chúng phát triển thành lỗ đen Giả thuyết trước ngơi có khối lượng ban đầu khoảng 10 đến 25 lần khối lượng mặt trời hình thành neutron 25 lần khối lượng mặt trời sinh lỗ đen
“Những phải giải phóng chín phần mười khối lượng chúng trước bùng nổ dạng siêu mới, không chúng sinh lỗ đen”, theo lời đồng tác giả Ignacio Negueruela “Sự khối lượng nhiều trước bùng nổ mang lại thách thức to lớn cho lí thuyết phát triển sao”
“Vì thế, kết làm phát sinh câu hỏi gai góc ngơi phải có khối lượng để co lại thành lỗ đen nặng 40 lần Mặt trời làm chủ số phận này”, kết luận đồng tác giả Norbert Langer Cơ chế hình thành mà nhà thiên văn ưa chuộng trở thành nam châm – tổ - đời với đồng hành Khi hai phát triển, chúng bắt đầu tương tác với nhau, với lượng chuyển hóa từ chuyển động quỹ đạo chúng tiêu hao vào việc tống khứ lượng lớn khối lượng khỏi ngơi tổ Trong khơng có ngơi đồng hành trơng thấy vị trí nam châm, điều ngơi siêu tạo nam châm làm cho hệ đôi bị phá vỡ, tống khứ hai khỏi đám tốc độ cao
(23)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 22
Nicola Cabibbo: 1935–2010
Nhà vật lí người Italy Nicola Cabibbo, người mà nhiều người cho nên tặng chung thưởng giải Nobel vật lí năm 2008 cho đóng góp ơng cho tìm hiểu chế hịa trộn quark, qua đời hôm 16/8, thọ 75 tuổi
Cabibbo nắm giữ nhiều vị trí danh cao vọng trọng nghiệp ơng, có chức chủ tịch Viện Vật lí Hạt nhân Quốc gia Italy (INFN) Lúc tạ thế, ông làm việc Đại học Rome "La Sapienza", chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học Giáo hoàng, chủ tịch hội đồng khoa học Trung tâm Vật lí Lí thuyết Quốc tế Abdus Salam (ICTP) Mới hồi tuần trước, Cabibbo, với Ennackal Chandy George Sudarshan thuộc trường Đại học Texas Austin, nhận thưởng huy chương Dirac 2010 ICTP cho “những đóng góp họ cho việc tìm hiểu tương tác yếu khía cạnh khác vật lí lí thuyết” Một người bạn đồng nghiệp Cabibbo mời tới thay mặt ông nhận thưởng tổ chức trao giải vào tháng 11 tới Irina Bokova, tổng giám đốc Tổ chức Giáo dục, Khoa học, Văn hóa Liên hiệp quốc (UNESCO)
Ảnh: ICTP Photo Archive
Nhà tiên phong lực yếu
Cabibbo tiếng với cơng trình nghiên cứu ơng tương tác yếu quark – hạt cấu thành nên hadron proton neutron – cơng nhận cho đóng góp ơng cho “sự hòa trộn quark” mùi khác quark Năm 1963, ơng đưa “góc Cabibbo” liên hệ xác suất tương đối mà quark xuống (down) quark lạ (strange) phân hủy thành quark lên (up)
(24)xứng điện tích – chẵn lẻ (CP) Ma trận cịn dự đốn tồn hạt quark – quark duyên (charm), quark đáy (bottom) quark đỉnh (top) – sau chúng khám phá thí nghiệm
“Cabibbo đại thụ vật lí hạt đương thời”, phát biểu Tim Gershon, nhà vật lí hạt Đại học Warwick Anh quốc “Tác động đóng góp ông cho phát triển Mô hình Chuẩn khơng thể nói q”
Tuy nhiên, số nhà vật lí cảm thấy Cabibbo nên nhận suất chia sẻ giải thưởng Nobel 2008 với Kobayashi Maskawa cho việc thiết lập tảng ma trận CKM “Có cảm nhận chung cộng đồng Cabibbo xui xẻo nên chẳng nhận giải”, Gershon nói
Một đời dành cho vật lí học
Sinh Rome năm 1935, Cabibbo tốt nghiệp ngành vật lí trường Đại học Rome
"La Sapienza" vào năm 1958 sau làm việc với vai trò nhà nghiên cứu INFN năm 1962 Sau thời gian làm việc Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley, California Đại học Harvard, ông trở lại Italy làm việc trường Đại học Aquila vào năm 1965 Năm 1966, ông quay "La Sapienza", nơi ông tiếp tục lại qng cịn lại nghiệp Ơng trở thành chủ tịch INFN vào năm 1983 chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học Giáo hoàng kể từ năm 1993
"Nicola Cabibbo có sức ảnh hưởng lớn lên đồng nghiệp ơng Ơng tơn kính xem q ông đích thực”, phát biểu nhà vật lí lí thuyết Giorgio Parisi trường "La Sapienza", người Cabibbo cố vấn cho nghiên cứu tốt nghiệp “Tôi nhớ ông dành chút thời gian vào sáng thứ bảy để làm vật lí Đối với ơng ấy, giống trị chơi ghép hình vậy”
(25)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 24
‘Năng lượng tối’ sẽ làm cho vũ trụ giãn nở mãi
Các nhà khoa học phát vũ trụ có khả tiếp tục giãn nở mãi
Các nhà nghiên cứu NASA sử dụng ‘thấu kính thiên hà’ cho thấy vũ trụ cuối
cùng trở thành vùng đất hoang vu, lạnh lẽo chết chóc
Các nhà thiên văn sử dụng Kính thiên văn vũ trụ Hubble để tính lượng ‘năng lượng tối’ bí ẩn có mặt vũ trụ
Ánh sáng bị bẻ cong xung quanh đám thiên hà Abell 1689 Nghiên cứu khảo sát lượng tối,
đang tiếp tục đẩy vũ trụ xa nhau, cấu thành từ
Sử dụng ‘thấu kính thiên hà’ để tính lượng lượng tối có mặt khơng gian, nhà khoa học kết luận phân bố lực chưa giải thích có nghĩa vũ trụ có khả khơng ngừng giãn nở
Các nhà khoa học sử dụng kính Hubble để khảo sát xem ánh sáng phát từ ngơi bị bóp méo bên xung quanh đám thiên hà khổng lồ tên gọi Abell 1689
Kích cỡ đám thiên hà làm cho ánh sáng bị bẻ cong xung quanh thiên hà mà nhà thiên văn sử dụng để xem Abell 1689 cách Trái đất bao xa, đo khối lượng
của quan trọng hơn, đo phân bố lượng tối
Các nhà khoa học khảo sát 34 ảnh chụp thiên hà Hubble đài thiên văn mặt đất thực để nghiên cứu tượng
(26)Giáo sư Eric Jullo Phịng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực NASA, đứng đầu nhóm nghiên cứu, nói: ‘Chúng ta phải giải tốn lượng tối từ phương diện Điều quan trọng có vài phương pháp, có thêm phương pháp mới, mạnh Cái tơi ưa chuộng phương pháp dễ hình dung Bạn thấy hấp dẫn lượng tối bẻ cong hình ảnh thiên hà thành vịng cung’ Người ta tin lượng tối chiếm khoảng ba phần tư vũ trụ hồn tồn vơ hình nhà thiên văn
Tồn biết lực đẩy thiên hà ngày xa Giáo sư Jullo nói ơng đảm bảo nghiên cứu giúp ước tính khoa học lượng tối tăng thêm xác độ 30% tương lai
Ông cho biết thêm người ta nghĩ giãn nở vũ trụ tiếp tục đến vơ hạn định mà cịn ngày nhanh
(27)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 26
Hệ mặt trời có lẽ già hơn ước tính đến triệu năm tuổi
Hệ mặt trời già người ta nghĩ gần hai triệu năm, theo nghiên cứu công bố hôm chủ nhật qua tạp chí Nature Geoscience
Bằng chứng từ thiên thạch cân nặng 1,49kg tìm thấy sa mạc Moroc hồi năm 2004 có chứa khống chất “cổ sơ”, biết chất liệu rắn lớn tuổi hình thành sau đời Mặt trời
Phân tích đồng vị chì cho biết khống chất hình thành cách 4,45682 tỉ
năm, khiến thiên thạch vật thể lớn tuổi mà người ta tìm thấy
Như vậy, hệ mặt trời có khả già ước tính trước chừng 300.000 đến 1,9 triệu năm tuổi
Tác giả báo Audrey Bouvier Meenakshi Wadhwa Trung tâm Nghiên cứu Thiên thạch thuộc trường Đại học Bang Arizona
(28)Mộc tinh bị tấn công lần thứ ba 13 tháng
Đây lần thứ ba vòng năm, nhà thiên văn nghiệp dư phát chổi tiểu hành tinh lao vào Mộc Các quan sát cho biết vụ va chạm với kẻ khổng lồ hành tinh xảy thường xuyên trước người ta nghĩ
Hôm thứ sáu trước, chổi tiểu hành tinh nhỏ lao vào khí Mộc tinh, tạo cầu lửa tích tắc, ghi nhận độc lập hai nhà thiên văn nghiệp dư người Nhật Bản thu video qua kính thiên văn họ
Một vụ công lên Mộc tinh (Ảnh: Masayuki Tachikawa/Takahashi) Quan sát noi theo bước chân hai
quan sát tương tự thực nhà thiên văn nghiệp dư 13 tháng qua – quan sát vào tháng 6/2010 quan sát vào tháng 7/2009, trường hợp thứ hai vừa nói người ta quan sát thấy vết thâm tối vụ va chạm để lại Trước có ba quan sát này, người ta biết trường hợp xác định chổi hay tiểu hành tinh va chạm với Mộc tinh – cú va chạm mảnh vỡ chổi Shoemaker-Levy hồi năm 1994, kiện dự báo trước quan sát rộng khắp với kính thiên văn chuyên nghiệp Tuy nhiên, vào năm 1690, nhà thiên văn người Italy Giovanni Domenico Cassini, người phát bốn số vệ tinh
Thổ, vẽ kiện trông giống cú va chạm đến đáng ngờ
Vào lúc xảy kiện va chạm chổi năm 1994, nhà thiên văn nghĩ va chạm lên Mộc tinh có lẽ xảy lần vài ba kỉ Nhưng quan sát nghiệp dư cho thấy ước tính khơng
(29)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 28 Orton nhóm nhà thiên văn học
nhà thiên văn nghiệp dư người Australia Anthony Wesley đứng đầu đề xuất thành lập mạng lưới toàn cầu gồm kính thiên văn tự động cỡ nhỏ để theo dõi liên tục va chạm Mộc tinh
Họ đệ trình ý tưởng lên ủy ban thuộc Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Mĩ, quan xác lập ưu tiên cho ngành khoa học hành tinh thập kỉ tới báo cáo công bố vào năm 2011
(30)Mặt trăng đang co lại
Trong thời gian gần đây, lõi mặt trời nguội co lại, toàn Mặt trăng co lại khoảng 100 m (Ảnh: NASA/GSFC/Đại học Bang Arizona/Smithsonian)
Theo nhà nghiên cứu Đức Mĩ, vết sẹo phát bề mặt chị Hằng cho thấy vệ tinh đá co lại tốc độ tương đối nhanh Ảnh chụp Tàu quỹ đạo Trinh sát Mặt trăng NASA cho biết bề mặt đầy thương tích phản ánh co lại đáng kể khứ địa chất gần Mặt trăng
Đội nghiên cứu sử dụng Camera Tàu quỹ đạo Trinh sát Mặt trăng (LROC), gắn Tàu quỹ đạo Trinh sát Mặt trăng phóng lên vào năm 2009 Nó gồm ba camera khác thiết kế để xử lí ảnh chụp phân giải cao góc hẹp lẫn góc rộng Mức độ chi tiết cao hình ảnh làm rõ 14 diện mạo mặt trăng gọi vách phân thùy, tương tự khe nứt xô đẩy Trái đất lực nén ép hoạt động kiến tạo mảng
Phân nửa số khe nứt xác định vị trí nằm vĩ độ cao (±60°), chứng tỏ chúng phân bố khắp không co cụm gần xích đạo trước người ta nghĩ Những yếu tố cho thấy “sự co lại thời gian gần tồn Mặt trăng, có khả nguội lõi mặt trăng”, theo lời tác giả đứng đầu báo, Thomas Watters
Một vật thể bị nén
(31)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 30 “Trên vật thể hành tinh tương đối nhỏ, Thủy tinh, Mặt trăng, có lẽ cịn số vệ tinh băng nữa, lâu người ta cho nguội ban đầu vật thể xảy sớm lịch sử gây co lại quy mơ tồn cầu kích cỡ vật thể”, giải thích tiến sĩ Peter Grindrod, thuộc khoa Các khoa học Trái đất trường đại học College London, người khơng có liên quan nghiên cứu “Đây khái niệm dễ hiểu, thường thể tích giảm nhiệt độ giảm”
Tuy nhiên, trường hợp Mặt trăng, rạn nứt dường diễn chậm Qua phân tích tương tác khe nứt với đặc điểm bề mặt lân cận biết tuổi, có miệng hố va chạm, nhà nghiên cứu suy Mặt trăng co lại đến 100 m tỉ năm vừa qua Điều khớp với “diện mạo giịn, chưa thối hóa” khe nứt, Watters cho chứng mạnh mẽ cho thấy tuổi non trẻ chúng
Bức tranh toàn diện hơn
Các vách phân thùy quan sát thấy bề mặt Mặt trăng trước đây, từ ảnh chụp camera toàn cảnh sứ mệnh Apollo 15, 16 17 Tuy nhiên, sứ mệnh sơ khai hạn chế với vùng xích đạo bề mặt chị Hằng Sử dụng LROC, đội nghiên cứu có hình ảnh tồn diện bề mặt Mặt trăng vĩ độ cao
Bề mặt Mặt trăng bị co nén bật nhiều đặc điểm địa chất khác Đa số biến dạng quy mô lớn lớp vỏ với đặc điểm bề mặt lòng chão maria – vùng phẳng tối tăm, giàu bazan hình thành đợt phun trào núi lửa thời cổ Các vách phân thùy mặt trăng thường tìm thấy bên ngồi lịng chão tối tăm này, chúng diện mạo kiến tạo phổ biến phía bên mặt trăng Chúng cấu trúc quy mơ tương đối nhỏ với địa hình cực đại chưa tới 100 m, không giống tìm thấy Thủy tinh Hỏa tinh
“Tơi nghĩ người thường cho Mặt trăng giới chết mặt địa chất – thứ có tầm quan trọng địa chất xảy Mặt trăng cách hàng tỉ năm rồi”, Watters nói “Các kết cho thấy Mặt trăng ngày hoạt động địa chất kiến tạo tiếp tục co lại”
(32)Vi khuẩn sống sót một năm rưỡi không gian vũ trụ
Vi khuẩn lấy từ vách đá làng đánh cá nhỏ Beer vùng Devon, Anh quốc, sống sót mặt Trạm Vũ trụ quốc tế 533 ngày Vi khuẩn trên, tên gọi OU-20, giống khuẩn lam tên Gloeocapsa
Gloeocapsa nhìn qua kính hiển vi tương phản pha Ảnh: Connecticut College
Các viên đá đặt mặt thiết bị công nghệ trần Cơ quan Vũ trụ châu Âu đầu trạm vũ trụ Những khoanh đá Beer nhỏ có vi khuẩn bên bên Trong năm rưỡi bên trạm vũ trụ, chúng phải chịu biến đổi nhiệt độ kịch tích, phơi trước tia vũ trụ ánh sáng tử ngoại Khơng mơi trường kị khí, mà chân khơng vũ trụ làm tồn nước có đá sôi lên hết
Giáo sư Charles Cockwell thuộc Viện nghiên cứu Các khoa học Hành tinh Vũ trụ, Đại học Mở (OU), người tiến hành nghiên cứu trên, cho biết mảnh đá Beer có chứa nhiều “sinh vật sống hàng ngày”, phần lí mà vi khuẩn OU-20 sống sót chúng tạo tập đồn đa bào bảo vệ cho tế bào Chúng cịn có thành tế bào dày giúp chúng tồn vong Các sinh vật có họ hàng với vi khuẩn sống sót Nam Cực sa mạc, nên Cockwell nói ơng ngờ chúng có q trình sửa lỗi ADN tốt
(33)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 32 Sự sống sót nhiều vi khuẩn môi trường cực đoan mà không cần cung cấp thêm oxygen làm tăng thêm sức nặng cho giả thuyết cho vi khuẩn mang thiên thạch băng gieo mầm sống hành tinh vệ tinh khác Các bào tử vi khuẩn chứng minh có khả sống sót hàng năm trời quỹ đạo, lần vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lam, chứng minh sống sót lâu khơng gian Một thí nghiệm trước đây, Biopan-6, nhà du hành người Nga thực hiện, chứng tỏ vi khuẩn OU-20 nhóm “gấu nước” nhỏ xíu có khả sống sót bên ngồi trạm vũ trụ thời hạn 10 ngày
Các vi khuẩn sống sót mang Trái đất sinh sôi phịng thí nghiệm Milton Keynes
(34)Phát hiện mới đe dọa lí thuyết cấu tạo hạt nhân
Hồi năm 2002, Paul Koehler, nhà vật lí Phịng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (ORNL) Tennesse, người khác đo cộng hưởng neutron bốn loại đồng vị platinum Những mẫu cộng hưởng – lượng mà hạt nhân đồng vị platinum hấp thụ neutron – bị ảnh hưởng chuyển động proton neutron bên hạt nhân Những chuyển động cho mang tính hỗn loạn, theo lí thuyết ma trận ngẫu nhiên, lí thuyết dùng để xác định hành trạng hạt nhân lớn Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây, Koehler đồng nghiệp ông nhận thấy proton neutron dường chuyển động theo kiểu tập thể khơng thể giải thích mơ hình biết cấu trúc hạt nhân
“Những kết cho thấy chừng 200 nucleon bên hạt nhân platinum nghiên cứu tác dụng theo kiểu hợp xướng để biểu tính chất đặn không hỗn loạn”, theo báo đưa tin website ORNL “Biết trước lượng tương đối cao số nucleon tham gia, hành trạng tập thể hoàn toàn bất ngờ khơng thể giải thích được”
Các nhà nghiên cứu cho biết kết họ bác bỏ lí thuyết ma trận ngẫu nhiên cho liệu với xác suất 99,997% Nhưng để xác nhận khẳng định họ, nhà khoa học cần phải tiến hành thêm thí nghiệm hạt nhân nguyên tố khác ngồi platinum xác
nhận khám phá không đơn giản tính chất bất thường hạt nhân platinum
Tuy nhiên, khó khăn chỗ phịng thí nghiệm ORELA đóng cửa cắt giảm ngân sách, khơng có lịch định mở cửa trở lại thời gian sớm trước mắt Bộ Năng lượng Mĩ cho biết dự án nghiên cứu khác có độ ưu tiên cao lĩnh vực khoa học hạt nhân Theo Koehler, cịn có nơi khác giới phép đo tương tự thực hiện, Máy gia tốc Thẳng Electron Geel (GELINA) Geel, Bỉ Ở dây, nhà vật lí cịn lặp lại thí nghiệm ban đầu lí thuyết ma trận ngẫu nhiên tiến hành hồi thập niên 1970 trường Đại học Columbia, xem kết có cịn với thiết bị phương pháp phân tích đại hay khơng
Như Koehler giải thích, việc giải vấn đề có lợi ích cho lị phản ứng hạt nhân Các nhà khoa học dựa lí thuyết ma trận ngẫu nhiên để ước định xác suất giải thoát neutron va chạm với hạt nhân, sử dụng ước định để xác định xem cần che chắn cho lò phản ứng hạt nhân kho trữ khác Mặc dù thường che chắn thêm cần thiết, có thêm nhiều lị phản ứng hạt nhân xây dựng tương lai, việc có ước tính xác cho che chắn bảo vệ tiêu chuẩn an toàn quan trọng
(35)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 34 Đo lường vũ trụ
Ủy ban Nghiên cứu Quốc gia Mĩ (NRC) khuyến cáo Anten Vũ trụ Giao thoa kế Laser (LISA) hai sứ mệnh vũ trụ chủ chốt NASA khởi động vào năm 2016 nằm chương trình hợp tác với Cơ quan Vũ trụ châu Âu LISA, đội gồm nhà khoa học quốc tế người Mĩ châu Âu phát triển, bao gồm ba phi thuyền bố trí cấu hình tam giác với cánh tay dài triệu km (bằng 12,5 lần khoảng cách từ Trái đất đến mặt trăng), chuyển động quỹ đạo giống Trái đất xung quanh mặt trời
Các nhà khoa học cho biết LISE giúp đo tốc độ giãn nở vũ trụ kiểm tra lí thuyết tương đối Einstein
Anten Vũ trụ Giao thoa kế Laser (LISA) Ảnh: AEIMildeMarketingExoze
Sóng hấp dẫn phát từ nguồn nằm khắp vũ trụ tạo dao động nhỏ chiều dài cánh tay giao thoa kế - thay đổi nhỏ chừng 10 pico mét, hay 10 phần triệu triệu mét, chiều dài nhỏ đường kính nguyên tử nhỏ
LISA sử dụng liên kết laser thu hình chuyển động để theo dõi chuyển dịch khối lượng thử vàng-platinum trôi bên phi thuyền quan sát
sóng hấp dẫn dải tần thấp (0,1 mHz đến Hz) dải tần mà LIGO thiết bị mặt đất khác phát Những thiết bị thiết kế để cảm biến với nguồn phát tần số 10 Hz
Giáo sư Bernard F Schutz, giám đốc Viện Vật lí Hấp dẫn (Viện Albert Einstein) Đức, nói: “Sự chứng thực mạnh mẽ nhà thiên văn hàng đầu nước Mĩ thức: LISA có tiềm trở thành đài thiên văn quan trọng thời đại
“Khi LISA ESA thông qua vào năm 1995, quan sát sóng hấp dẫn mang lại kiến thức sâu sắc sở hấp dẫn theo lí thuyết Einstein tồn tiên đốn
“Trong 15 năm qua, nhà thiên văn biết LISA mở chương tiềm ẩn lịch sử vũ trụ, cách lắng nghe sóng sinh sơ khai, lỗ đen sớm nhất, số cổ xưa tồn ngày
“Bằng cách nhìn xem sóng phát từ lỗ đen sơ khai bị kéo căng chúng di chuyển phía qua vũ trụ giãn nở, LISA cịn nghiên cứu vật chất tối vốn bí ẩn”
(36)Giao thoa kế Laser, hay LIGO, Mĩ, Virgo GEO-600 châu Âu)
Sự tồn sóng hấp dẫn Albert Einstein tiên đoán vào năm 1916 lí thuyết tương đối rộng ơng
Vì sóng hấp dẫn gợn mấp mơ di chuyển độ cong khơng gian, LISA cảm biến gợn sóng đến đồng thời từ hàng chục nghìn nguồn phát hướng, nên thiết bị giống microphone lắng nghe âm kính thiên văn hay camera chụp ảnh
Loại quan sát cho biết trực tiếp chuyển động khối
lượng khơng nhìn thấy, bổ sung cho quan sát thiên văn truyền thống ánh sáng, chúng làm lộ nguyên tử nhìn thấy mà
Người ta trông đợi phần cứng LISA kiểm tra lần vũ trụ với việc phóng LISA Pathfinder ESA vào năm 2013 Lần phóng kiểm tra kĩ lưỡng thành phần trọng yếu công nghệ LISA: hoạt động tự kéo theo, nhờ phi thuyền che chắn cho khối lượng thử trước nhiễu loạn bên ngồi cách theo dõi xác chuyển động chúng chuyển động xung quanh chúng để bảo vệ rơi tự chúng
(37)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 36
Kính thiên văn Kepler phát hiện hai hành tinh đang quay đồng bộ
xung quanh một
Kính thiên văn vũ trụ Kepler NASA thường khơng thể “cân” hành tinh ngồi hệ mặt trời mà tìm thấy, thay vào đo kích cỡ vật lí chúng Nhưng việc khám phá hệ đa hành tinh chứng tỏ kính thiên văn có khả cân hành tinh có liên kết hấp dẫn với láng giềng chúng Kepler săn tìm mờ tuần hồn độ sáng ngơi sao, dấu hiệu cho biết hành tinh có lẽ qua ngơi Trái đất kiện gọi qua Kĩ thuật đo lấy bề rộng hành tinh, hành tinh lớn chặn nhiều ánh sáng chúng
hơn Nhưng khơng cho biết có khối lượng hành tinh có kích cỡ biết Khơng có thơng tin đó, người ta khó nói khác biệt giới nước hành tinh bị lột trần đến lõi sắt
Để giải vấn đề, nhà thiên văn Kepler phải dựa kính thiên văn khác để đo xem hành tinh kéo giật chúng nào, khiến cho chủ bị lắc lư tới lui
Nay kính thiên văn Kepler vừa tìm thấy hệ hành tinh chứng tỏ có khả tự cân lấy khối lượng hành tinh
Hai hành tinh cỡ Thổ tinh chuyển động quỹ đạo đồng xung quanh Kepler-9 (Ảnh: NASA/Ames/JPL-Caltech)
Quỹđạo đồng bộ
Sử dụng liệu thu thập tháng, nhà nghiên cứu đứng đầu
(38)quanh tên Kepler-9 nằm cách Trái đất 2000 năm ánh sáng Một hành tinh rộng khoảng 1,5 lần Trái đất phận hệ hành tinh Các hành tinh cỡ Thổ tinh chuyển động quỹ đạo “đồng bộ” với – hành tinh bên quay vịng 38 ngày, lâu gấp đơi người anh em đồng hành Nhưng “sự cộng hưởng” khơng xác – tỉ số chu kì hai hành tinh lớn 2/1, có lúc lại nhỏ Sự chênh lệch lực kéo giật hai hành tinh tác dụng lên nhau, mang lại ước tính cho khối lượng tương đối chúng
Đây khả kính thiên văn Kepler, tỏ hữu dụng việc đo khối lượng vật thể cỡ Trái đất, Holman lưu ý họp báo
Đó hành tinh cỡ Trái đất quay quỹ đạo cách ngơi chúng đủ xa để dung dưỡng cho sống biết, nên chúng kéo giật tương đối yếu lên chúng Điều gây khó khăn cho kính thiên văn khác cân lấy khối lượng hành tinh cách tìm kiếm độ chao đảo ngơi chủ chúng
Hiệu ứng rất nhỏ
Nhưng hành tinh cỡ Trái đất quỹ đạo cộng hưởng với hành tinh lớn hơn, việc đo biến thiên thời gian lần qua chúng mang lại cho Kepler phương pháp xác định xem có thật tìm thấy người anh em Trái đất hay khơng
Tuy nhiên, hiệu ứng nhỏ có lẽ địi hỏi nhiều lần qua – nhiều năm tháng – trước biến thiên phát
Các hành tinh ngoại xuất trang tin khoa học hồi đầu tuần Hôm thứ ba, Đài thiên văn Nam châu Âu công bố việc phát giống mặt trời cách chừng 130 năm ánh sáng mang quanh đến hành tinh Sự chao đảo vị trí ngơi cho biết ứng cử viên hành tinh có lẽ nặng 1,4 lần Trái đất Nếu xác nhận, hành tinh lập kỉ lục hành tinh ngoại nhỏ tìm thấy từ trước đến (kỉ lục khơng tính đến vật thể nhỏ bé tìm thấy quay xung quanh neutron chết)
(39)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 38 Định cỡ tiểu hành tinh có nguy cơ gây hại
Các vật thể gần Trái đất (NEO) tiểu hành tinh chổi có quỹ đạo đưa chúng đến gần quỹ đạo Trái đất Do đó, NEO ngày va chạm với Trái đất – có khoảng gần 7000 số chúng biết tới, số nhiều gấp vài lần so với nhiều người dự đoán
Tiểu hành tinh Gaspra qua ảnh chụp phi thuyền Galileo Mặc dù NEO, bề mặt Gaspra có lẽ giống với bề mặt số NEO Ảnh: NASA
Va chạm NEO cỡ km có khả phá hủy quốc gia nhỏ Việt Nam ta Người ta suy đoán kiện Tunguska 1908 san phẳng 2000 km vuông Nga gây tiểu hành tinh đường kính có 60 m Chính mà Thượng viện Mĩ thông qua mục tiêu 10 năm lập danh mục 90% tổng số NEO có đường kính lớn 140 m Tương đối dễ phát NEO vùng sáng khả kiến cách quan sát chuyển động bầu trời từ đêm sang đêm khác Tuy nhiên, việc đo
kích cỡ khó nhiều Vấn đề chỗ độ sáng quang học NEO kết kích cỡ lẫn suất phản chiếu – người ta khơng thể xác định kích cỡ tiểu hành tinh từ độ sáng quang học Cho đến nay, khoảng 1,5% NEO có phép đo kích cỡ, nhiều số vật thể tương đối lớn Mặc dù nhà thiên văn học dự đốn số lượng NEO đường kính 100 m nhiều gấp 10 lần số lượng NEO đường kính km, NEO 100 m sức phá hoại thấp đến 1000 lần
Các nhà thiên văn học Joe Hora, Giovanni Fazio, Howard Smith, Tim Spahr thành lập đội gồm 16 nhà thiên văn để nghiên cứu NEO vùng sóng hồng ngoại, nơi NEO phát xạ riêng chúng đồng thời phản xạ ánh sáng mặt trời Độ sáng hồng ngoại, kết hợp với giá trị quang học, cho phép nhà khoa học suy luận kích cỡ lẫn suất phản chiếu Ngồi ra, suất phản chiếu tính chất đặc trưng bề mặt tiểu hành tinh (nó rắn? hay dạng cột vụn?) thành phần khoáng vật học, nên kết giúp xác định chất tiểu hành tinh, từ có lẽ nơi phát sinh hệ mặt trời, phát triển qua giai đoạn
(40)đầu: gần nửa số vật thể có đường kính nhỏ km, với vật thể nhỏ bề ngang khoảng 90 m
Họ trình bày liệu từ trước đến cho thấy NEO nhro không dồi hơn, mà dường chúng trải qua trình hệ mặt trời làm cho chúng có phần đơng đúc so với trông đợi từ việc ngoại suy sở thống kê NEO lớn Đặc biệt, nhà thiên văn kết luận từ điều kiện bề mặt
những tiểu hành tinh nhỏ có khả cịn trẻ - chí có lẽ chưa tới triệu năm tuổi Các kết mang lại thêm khó khăn cho thách thức mà Thượng viện Mĩ đặt cho nhà khoa học: mô tả đặc trưng phần lớn vật thể gần trái đất có tiềm nguy hại, cải thiện kiến thức q trình vật lí định hình hệ mặt trời kể từ đời cách khoảng tỉ năm trước
(41)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 40
Lần đầu tiên chụp ảnh được liên kết hydro
STM bình thường trơng thấy phân tử PTCDA thùy mờ mờ (hình cùng), việc bổ sung thêm hydrogen vào đầu nhọn giúp trơng rõ cấu trúc kiểu vịng phân tử (hình giữa) Hình cơng thức cấu trúc hóa học PTCDA (Ảnh: Stefan Tautz)
Khi nhà vật lí Đức phát phương pháp đơn giản sử dụng kính hiển vi quét chui hầm (STM) để chụp ảnh phân tử cấp độ nguyên tử lần đầu tiên, kĩ thuật đưa thiết bị trở nên hữu dụng nhiều việc nghiên cứu cấu trúc phân tử Nhưng trước phương pháp sử dụng đảm bảo cộng đồng khoa học rộng rãi hơn, nhà nghiên cứu cần phải giải bí ẩn
là phương pháp lại hoạt động tốt
Hai năm trôi qua, nhà vật lí Forschungszentrum Jülich Đại học Osnabrück vừa chứng minh tiến lực đẩy Pauli Đây lực tác dụng tầm ngắn phát sinh từ thực tế hai nhiều electron chiếm giữ trạng thái lượng tử
Kĩ thuật trên, Stefan Tautz đồng nghiệp phát triển, gọi kính hiển vi hydrogen quét chui hầm (STHM) yêu cầu đặt phân tử hydrogen đầu mút kim loại STM thông thường – yêu cầu dễ dàng thực cách làm lạnh đầu nhọn xuống khoảng 10 K phơ trước chất khí hydrogen
Sau đó, người ta cho đầu nhọn tiếp xúc với phân tử muốn khảo sát, phân tử nằm cố định với bề mặt kim loại Một điện áp nhỏ thiết lập đầu nhọn mẫu gây dòng điện chạy hai bên Rồi đầu nhọn quét qua mẫu để đo dịng điện hàm vị trí, từ tạo ảnh phân tử
Trong STM thông thường, dịng điện phụ thuộc vào electron hóa trị phân tử, chúng cung cấp kiến thức cấu trúc phân tử Nhưng với hydrogen đầu nhọn, STM lập đồ mật độ electron toàn phần (TED) phân tử - cấu trúc phân tử
(42)và qt qua tồn mẫu, lực đẩy Pauli electron hydrogen electron phân tử có xu hướng đẩy hydrogen vào đầu nhọn kim loại Khi đầu nhọn phía có mật độ electron cao, hydrogen bị đẩy sâu so với đầu nhọn phía vùng có mật độ electron thấp
Khi hydrogen bị đẩy vào đầu nhọn kim loại, electron dẫn bị buộc khỏi đầu nhọn – hệ khác lực đẩy Pauli Kết giảm dòng điện chạy hydrogen đầu nhọn
Trong nghiên cứu họ, nhà nghiên cứu khảo sát phân tử hydrocarbon PTCDA, phân tử tạo nên vân lục giác bề mặt vàng Đồng thời ghi ảnh phân tử PTCDA một, lần đội khoa học thấy liên kết yếu phân tử
“Phân tử hydrogen vừa cảm biến vừa biến đổi tín hiệu”, Tautz giải thích Ơng cho biết thành công kĩ thuật phụ thuộc vào thực tế
khơng có liên kết hóa học hydrogen đầu nhọn Nói cách khác, kĩ thuật hoạt động sử dụng nguyên tử khí trơ helium neon
Giờ sở vật lí STHM hiểu rõ, Tautz tin thể sử dụng nghiên cứu nhận biết phân tử phức tạp trước chưa trông thấy Tuy nhiên, hạn chế kĩ thuật hoạt động với phân tử “phẳng” gắn lên chất Dẫu vậy, vị chuyên gia STM Markus Ternes Viện Nghiên cứu Chất rắn Max Planck Stuttgart, Đức, mô tả kết “hết sức to lớn” Ông cho biết nghiên cứu xác lập tính chắn tin cậy kĩ thuật thúc đẩy nhà nghiên cứu sử dụng STHM làm công cụ phân tích Ternes khơng tham gia nghiên cứu ơng nói STHM “đẹp tính đơn giản nó”
(43)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 42
Các lỗ đen siêu khối lượng sinh bởi sự hợp nhất thiên hà
Bản đồ mật độ mặt loga đĩa hạt nhân chạy với nguội hình thành sao: chất khí thể tỉ lệ lớn (hình trái) nhỏ (hình giữa), ngơi tỉ lệ nhỏ thể hình bên phải (Ảnh: Mayer et al Nature) Ẩn khuất tâm thiên hà
và ngoạm lấy vùng phụ cận chúng, lỗ đen siêu khối lượng đối tượng gây đe dọa thật vũ trụ Nay đội quốc tế gồm nhà thiên văn học khẳng định giải bí ẩn đời binh đoàn sát thủ thiên hà lịch sử sơ khai vũ trụ
Các lỗ đen siêu khối lượng (SMBH) nặng Mặt trời hàng nghìn, hay chí hàng triệu lần Chúng ta biết đến tồn chúng từ tác động mà chúng gây lên môi trường xung quanh chúng: làm cho lân cận quay xung quanh tâm thiên hà tốc độ cao khủng khiếp, chẳng hạn Một SMBH đạt tới kích thước tới hạn, chúng biến đổi thành quasar, vật thể cực sáng nhỏ mặt trời sáng thiên hà Nhưng dồi tương đối quasar tỉ năm vũ trụ câu hỏi gây khó dễ cho nhà thiên văn vật lí học
Vấn đề khó khăn người ta tin “hạt giống” cho lỗ đen 108
năm để hình thành sau thêm vài tỉ năm để lớn lên thành SMBH, số trường hợp tiếp tục phát triển thành quasar Thông tin xây dựng sở giả thuyết cho SMBH hình thành theo kiểu giống lỗ đen cỡ-khối-lượng-sao, đánh dấu pha kết thúc quãng đời nặng tiêu thụ hết toàn nhiên liệu hạt nhân chúng
Các thiên hà hợp
Lucio Mayor trường Đại học Zurich, làm việc đồng nghiệp Chile Mĩ, vừa đưa phương pháp khảo sát khác cho hình thành SMBH Nhóm nghiên cứu đề xuất điều kiện thích hợp cho hình thành lỗ đen tạo hợp hai nhiều thiên hà giai đoạn nguyên thủy chúng, chúng hợp từ đám mây bụi khổng lồ
(44)của Mayor nhận thấy hai thiên hà trẻ tiến lại với làm cho bụi vũ trụ chuyển động xoắn ốc thật nhanh phía điểm tụ dịng Đối với thiên hà kích thước tới hạn, lượng bụi 100 triệu lần khối lượng mặt trời đổ phía tâm thời gian 100.000 năm, tạo đám mây đậm đặc tâm
“Sự tập trung cao chất khí tương tác tạo lực thủy triều mạnh làm cho chất khí tự tiêu thụ cách hiệu quả”, Mayor giải thích Khơng lâu sau lõi đám mây co lại, tạo hạt giống lỗ đen, sau 108 năm lỗ đen siêu khối lượng lớn đến tỉ lần khối lượng mặt trời
Mâu thuẫn với hiểu biết
Nếu kết cộng đồng chấp nhận, chúng làm xoay chuyển kiến thức nhà thiên văn thiên hà phát triển theo thứ bậc tôn ti – nghĩa là, lực hấp dẫn hút kéo lượng nhỏ vật chất lại với trước, lượng nhỏ tích góp lại với để tạo cấu trúc lớn
“Kết cho thấy cấu trúc lớn – thiên hà lẫn lỗ đen nặng – hình thành nhanh chóng lịch sử
vũ trụ”, phát biểu Stelios Kazantzidis, thành viên khác đội nghiên cứu trường đại học Bang Ohio “[Các kết trên] mang lại thêm cột mốc cho hiểu rõ cấu trúc hình thành vũ trụ”
Tuy nhiên, mơ hình khơng giải thích thiên hà nhỏ thiên hà phát triển để chứa SMBH tâm chúng Trong trường hợp Dải Ngân hà, Mayor cho q trình tiêu thụ chất khí tương tự xảy sau lịch sử nó đạt tới khối lượng tới hạn, sau thời gian ba đến bốn tỉ năm
Cần kiểm tra thêm
(45)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 44 Hình minh họa tính phức tạp phát triển động va chạm tiêu biểu hai thiên hà dạng đĩa khối lượng Mô theo vật chất tối, ngơi sao, chất khí lỗ đen siêu khối lượng, có thành phần chất khí hình dung trực quan Màu sắc sáng vùng có mật độ chất khí cao, thời gian tươn ứng với với ảnh thể khung hình 10 khung hình có cạnh 100 kpc, chừng lần đường kính phần nhìn thấy Dải Ngân hà hình thể ảnh phóng to liên tiếp vùng Khung hình cuối thể 300 pc vùng vùng hạt nhân lúc cuối q trình mơ
Ảnh: Đại học Bang Ohio
Nghiên cứu hỗ trợ cho nhà thiên văn sục sạo bầu trời tìm kiếm sóng hấp dẫn, mang lại chứng trực tiếp thuyết tương đối rộng Theo lí thuyết Einstein, hợp thiên hà cổ tạo sóng hấp dẫn – gợn không-thời gian liên tục –
tàn dư chúng trơng thấy ngày
(46)“Như tác giả rõ, cách thức lỗ đen họ hình thành từ co sập trực tiếp có tác động bật lên tín hiệu sóng hấp dẫn kì vọng sứ mệnh LISA chẳng hạn”, phát biểu Francesco
Haardt, nhà thiên văn học trường đại học Insubria Nghiên cứu cơng bố tạp chí Nature
(47)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 46
CERN đối mặt trước sự cắt giảm ngân sách 250 triệu bảng
Sự cắt giảm 250 triệu bảng ngân quỹ CERN không ảnh hưởng đến Máy Va chạm Hadron Lớn, nơi chứa thí nghiệm ATLAS Phịng thí nghiệm vật lí hạt CERN gần
Geneva bị cắt giảm khoảng 330 triệu CHF (tương đương 250 triệu bảng Anh) khỏi ngân quỹ giai đoạn 2011 – 2015 Theo ông chủ CERN, Rolf-Dieter Heuer, việc cắt giảm địi hỏi phải cấu lại nghiên cứu với máy gia tốc hạt tương lai Tuy nhiên, Heuer việc cắt giảm không ảnh hưởng đến hoạt động Máy Va chạm Hadron Lớn (LHC) buộc CERN phải sa thải 2000 nhân viên (như xảy trước đây) Hội đồng CERN họp vào hôm 16 tháng tới để thông qua kế hoạch quan Việc cắt giảm ngân sách ảnh hưởng nhiều đến nâng cấp máy gia tốc tương lai, thứ “đang diễn chậm chạp” Song song với cắt giảm ngân quỹ – gọi kế hoạch trung hạn – hoạt động máy gia tốc CERN kì nghỉ dưỡng năm kế hoạch
của LHC vào năm 2012, người ta chuẩn bị cho LHC tiến thẳng lên va chạm lượng cực đại 14 TeV Một vài máy gia tốc lên kế hoạch sử dụng thời kì nghỉ ngơi để nghiên cứu kĩ thuật dò tìm mới, theo kế hoạch tồn máy gia tốc CERN không hoạt động năm 2012
Các kế hoạch tương lai
(48)trước “Trong tình hình tài trị nay, tơi nghĩ chắn CLIC chương trình chịu ảnh hưởng”, nhà lí thuyết hạt John Ellis phát biểu
Tuy nhiên, Ellis cho biết tài nguyên phía CERN cung cấp cho phép đủ để triển khai thiết bị kiểm tra CLIC Nhưng cắt giảm ngân sách khiến thiết bị chứng minh nguyên lí kĩ thuật gọi CLIC0, thiết bị phải xây dựng trước CLIC thơng qua, khơng triển khai trừ có thêm hỗ trợ tài từ phía khác CLIC0 gia tốc chùm hạt lên khoảng 10 GeV
Ellis lưu ý định gần CERN mở cửa tư cách thành viên CERN cho nước châu Âu mang thêm nguồn tài trợ cho tổ chức
Thắt lưng buộc bụng
“Sự cắt giảm ngân sách CERN tin gây thất vọng”, phát biểu Tim
Gershon, nhà vật lí hạt thuộc trường đại học Warwick Anh qc, người nghiên cứu thí nghiệm LHCb CERN “Mặc dù ban điều hành CERN thành cơng việc tìm giải pháp tiết kiệm để tránh khơng xảy tổn thất khoa học vĩnh cửu nào, suất phịng thí nghiệm bị giảm đáng kể”
Tuy nhiên, người khác xem thơng tin hệ tất yếu nước khu vực châu Âu vốn thắt lưng buộc bụng “Trong tình hình tài nay, cắt giảm chẳng có bất ngờ chúng làm chậm tiến độ số dự án dài hạn, chúng không mang đến nguy cho mục tiêu khoa học CERN cả”, theo Mark Lancaster, nhà vật lí hạt thuộc trường đại học College London, người nghiên cứu detector Compact Muon Solenoid CERN
(49)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 48
Skyrmion có thể mang đến dụng cụ điện tử mới lạ Trong chất sắt từ thông thường, mômen
từ nguyên tử hợp thành từ tính vật liệu hàng song song với nhau, hướng theo chiều Trong số chất sắt từ, tương tác lượng tử electron chất có mặt điện trường nội, chẳng hạn, làm cho xếp từ tính phức tạp nhiều
Ảnh nhìn từ xuống skyrmion quan sát trực tiếp kính hiển vi điện tử truyền Lorentz Ảnh: 2010 X.Z Yu et al
Một xếp gặp mômen từ, gọi skyrmion, ghi ảnh trực tiếp đội nghiên cứu, đứng đầu Yoshinori Tokura thuộc Viện Khoa học Cao cấp RIKEN Wako, Nhật Bản Tokura đồng nghiệp ông RIKEN viện nghiên cứu khác Nhật Bản Hàn Quốc xác nhận skyrmion bền hoạt động chúng tạo lập tảng cho nhớ từ dụng cụ điện tử lạ
Bạn hình dung skyrmion xếp kiểu xoắn ốc mômen từ mà tiến phía tâm cấu trúc, xoắn ốc tăng dần uốn cong xuống Trong thí nghiệm trước nhóm nghiên cứu khác thực hiện, tồn skyrmion suy luận gián tiếp nỗ lực ghi ảnh chúng, xác nhận cấu trúc chúng, thất bại kích cỡ nhỏ chúng với đường kính chừng 90 nano mét
Tokura đội ông thực quan sát trực tiếp skyrmion họ cách sử dụng kính hiển vi điện tử truyền qua Lorentz, dụng cụ thích hợp để ghi ảnh cấu trúc từ độ phân giải cao Trước đây, nhà vật lí xem loại thí nghiệm khơng thể thực việc quan sát skyrmion địi hỏi thiết lập từ trường ngồi mà theo họ chúng làm nhiễu trình tạo ảnh kính hiển vi điện tử Tuy nhiên, đội nghiên cứu nhận vấn đề khắc phục cách sử dụng từ trường ngồi vng góc với thấu kính tạo ảnh kính hiển vi Tokura cho biết điều mang tới đột phá cho phép họ trình diện mạo skyrmion cách rõ ràng
(50)thực Cho đến nay, skyrmion quan sát thấy nhiệt độ 40 Kelvin “Trong tương lai, khơng cần tìm chất liệu skyrmion bền nhiệt độ phịng, mà cịn phải tìm phương pháp thao tác chuyển động chúng qua
các hiệu ứng điện từ”, Tokura giải thích Ơng cho biết số chất liệu oxide từ biết đáp ứng điều kiện cuối đưa đến dụng cụ gốc skyrmion
(51)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 50
Giải pháp vật lí cho tốn nhiệt đô thị
Roland Ennos (Physics World, tháng 8/2010) Mùa hè thành phố thật ngột ngạt, với nhiệt lượng tuôn từ nhựa trải đường máy điều hịa khơng khí Nhưng bề mặt thích hợp cối làm cho mơi trường ngoại ô nơi mát mẻ hơn, rẻ xanh để sinh sống
(52)Bức tranh mùa hè hoàn mĩ nhiều người nhúng đơi chân vào mép nước bãi cát, thả công viên ăn kem, bật nắp chai bia mát lạnh ngồi với bữa tiệc trời Nhưng bạn sinh sống thành phố - nửa dân số giới ngày – thú vui mùa hè bạn có lẽ bị giảm sút nhiều môi trường xung quanh Các thành phố nơi nóng rát, ồn với chất lượng khơng khí tồi tệ ln sẵn sàng hưởng ứng mưa gió đợt giông bão Trong thành phố, tiêu hao phung phí lượng lớn lượng cho việc làm mát vào mùa hè, sưởi ấm vào mùa đông lại suốt năm Biến thành phố thành nơi dễ chịu thoải mái để sinh sống, đó, mục tiêu chủ yếu nghiên cứu môi trường, mục tiêu mà nhà vật lí thật thích hợp để góp cơng góp sức, đa số vấn đề môi trường đô thị người ta hiểu rõ theo khái niệm vật lí
Các nhà vật lí khắp giới, đặc biệt người nghiên cứu lĩnh vực vật lí mơi trường khí tượng học, hợp tác với nhà khoa học thuộc phân ngành khác để nghiên cứu hiệu môi trường thành phố xác lập xem môi trường đô thị “xanh” mức độ
Hịn đảo nhiệt đơ thị
Các thành phố thường nóng vùng quê xung quanh khoảng °C ngày mở rộng hơn, chênh lệch nhiệt độ ngày lớn Để tìm hiểu ngun do, phải xét đến cân lượng hai khu vực (hình 1) Mặc dù việc đun nấu, sưởi ấm, điều hịa khơng khí lại tạo lượng thành phố, lại thành phần nhỏ đến bất ngờ cân nhiệt chúng – khoảng 50 W m–2 Ngoại trừ vào mùa đông, số rõ ràng nhỏ so với lượng thu nhận từ Mặt trời, lượng chí nước Anh có cực đại 800 W m–2 Sự chênh lệch nhiệt độ thành phố vùng quê xung quanh, thế, chủ yếu xảy với lượng Mặt trời hai mơi trường
Ở khu vực nông thôn, cối phản xạ khoảng phần tư xạ sóng ngắn tới (ánh sáng nhìn thấy bước sóng ngắn hơn) Trong số ba phần tư bị hấp thụ, phần lớn lượng sử dụng để làm bay nước từ – q trình gọi “thốt nước” Q trình làm mát cối, phát xạ sóng dài (hồng ngoại), cịn làm giảm phần lượng cịn lại để làm nóng khơng khí đối lưu làm nóng đất đai dẫn nhiệt
(53)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 52 Hình Sự trao đổi lượng khu vực nông thôn đô thị Các thành phố có phản xạ bay hơn, đối lưu nhiệt nhiều trữ lại phần nhiệt suốt đêm tòa nhà Ở đây, dòng lượng tỉ lệ với bề rộng mũi tên
Ban đêm, chênh lệch nhiệt độ vùng quê đảo nhiệt thị trở nên dễ nhận thấy Các thành phố nguội từ từ có nhiều nhiệt trữ lại tịa nhà nó, chúng liên tục tiêu tán nhiệt vào bầu khơng khí đêm; có nhiều chất nhiễm bắt giữ xạ sóng dài; bên hẻm núi thị, có khơng gian bầu trời thống đãng phía nhìn thấy, có xạ ngồi
Tất điều gây khổ sở cho cư dân thị Sự gia tăng nhiệt độ khơng khí thị so với nhiệt độ vùng quê xung quanh, đạt tới °C thủ phủ London, khiến cho thành phố nơi dễ chịu để sinh sống tháng mùa hè Nhiệt độ vút lên làm tăng nguy bệnh tật chí giết người đợt nắng nóng: người ta cho 35.000 người chết châu Âu hệ đợt nắng nóng năm 2003, phần lớn số họ sống thị tứ thành phố Hịn đảo nhiệt thị cịn làm cho thành phố khó thở hơn, làm tăng lượng lượng dùng cho điều hịa khơng khí – lượng bơm vào khơng khí ngồi trời làm cho tình hình thêm tồi tệ May thay, vật lí học cho biết sử dụng hai phương pháp khác để xoa dịu hịn đảo nhiệt thị: sử dụng “các bề mặt nguội”; sử dụng cối, hay “hạ tầng xanh”
Các bề mặt nguội
(54)tối có hệ số phản xạ khả kiến vừa phải, thí dụ oxide sắt đỏ perylene đen Từ hồi năm 1999, nhóm Akbari chứng tỏ “những bề mặt nguội” làm giảm nhiệt độ cực đại mái nhà vỉa hè California từ 50o C xuống cịn khoảng 30oC Cũng nhóm nghiên cứu ứng dụng làm nguội cho tòa nhà tư nhân Trước tiên, nhà nghiên cứu so sánh hiệu suất nhiệt tòa nhà thơng thường với tịa nhà giống hệt có mái nhà phủ bề mặt nguội Những thí nghiệm kiểm tra cho thấy vào mùa hè, bề mặt nguội thường làm giảm chi phí điều hịa khơng khí 20-30% Tuy nhiên, thí nghiệm bỏ qua tác dụng làm nguội lũy tích thu từ việc sử dụng quy mô lớn chất liệu nguội toàn thành phố
Để nghiên cứu tác dụng chất liệu nguội đảo nhiệt thị, nhóm Akbari phải sử dụng phương pháp gián tiếp hơn, rõ ràng việc tiến hành nghiên cứu thực nghiệm có điều khiển so sánh hai thành phố giống hệt phương diện, ngoại trừ che phủ bề mặt chúng, hồn tồn khơng khả thi Cái nhà nghiên cứu làm mô nhiệt độ không khí khu vực Los Angeles, sử dụng mơ hình khí hậu chạy máy tính cực mạnh phức tạp Các phép tính cho thấy hịn đảo nhiệt thị giảm 2oC tồn tòa nhà đường xá phủ bề mặt có suất phản xạ cao 30% Sự giảm nhiệt độ làm giảm chi phí điều hịa khơng khí vào mùa hè thêm 2-3%
Phủ xanh tòa nhà
Một phương pháp kiểm sốt hịn đảo nhiệt thị có khả hiệu so với sử dụng bề mặt nguội gia tăng suất phản xạ lẫn nguội bay thành phố thông qua cối nước Lại lần nữa, phương pháp sử dụng phổ biến từ lâu thành phố thuộc Địa Trung Hải, nơi có quãng trường mát mẻ đường lớn phủ đầy bóng làm mát vòi phun nước
Các nhà nghiên cứu Mĩ, thí dụ nhóm Akbari Cục Lâm nghiệp thuộc Bộ Nơng nghiệp Hoa Kì (USDA) David Nowak lãnh đạo, chủ yếu tập trung vào khảo sát xem bóng làm chi phí điều hịa khơng khí tịa nhà Các thí nghiệm mơ máy tính chứng tỏ số xanh lớn trồng có chiến lược phía nam phía tây tịa nhà cắt giảm chi phí khoảng 30% Tuy nhiên, tác dụng làm nguội xanh có thành phố mà họ nghiên cứu – Chicago – vào khoảng 4-5% độ che phủ hạn chế thành phố này, đặc biệt khu vực xây dựng cao tầng tập trung
(55)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 54
Phủ xanh đường phố
Việc xác định xem cối có hiệu nguội thành phố tỏ khó nhiều, tính phức tạp nó; cối làm tăng suất phản xạ lẫn nguội bốc hơi, có nhiều tầng cây, khó thể mơ hình khí hậu vùng Một nỗ lực thực Limor Shashua-Bar Milo Hoffman thuộc Viện Công nghệ Technion Israel, họ nhận thấy đường phố phủ nhiều xanh Tel Aviv có nhiệt độ khơng khí nguội mơi trường xung quanh đến 4oC Tuy nhiên,
nhà nghiên cứu phải biểu diễn tác dụng xanh khơng phải mơ hình chi tiết mà đơn giản giảm xạ tới khoảng 40% Trước lập mơ xác tác dụng xanh lên hịn đảo nhiệt đô thị, rõ ràng cần phải biết nhiều thứ
Một phương pháp xác định xảy ra, thực nhóm trường Đại học Basel, Thụy Sĩ, đứng đầu nhà thực vật học Sebastian Leuzinger nhà khí tượng học Roland Vogt, sử dụng camera nhiệt phân giải cao gắn trực thăng Các nhà nghiên cứu đo nhiệt độ bề mặt phận thuộc Basel vào ngày mùa hè nắng nóng nhiệt độ khơng khí 25oC Họ nhận thấy đường phố đạt tới nhiệt độ 37oC mái nhà 45oC, nhiệt độ cối trung bình 25oC vật có nước 18oC Những
số có khả cho vào mơ hình khí hậu vùng để mang lại gợi ý tác dụng xanh lên nhiệt độ khơng khí Tuy nhiên, kết bỏ qua độ cao tán cây; tầng thấp hơn, bị tầng che phủ, nguội tầng bên Vì thế, xanh mang lại làm nguội nhiều tiên đoán từ phép đo camera nhiệt
Để giải vấn đề này, nhóm tơi trường Đại học Manchester, bao gồm nhà vật lí, nhà sinh học nhà lập kế hoạch, sử dụng mơ hình cân lượng đơn giản để tính nhiệt độ bề mặt cối, tịa nhà đường phố tiêu biểu (hình 1) Vốn phát triển ban đầu Chih Pin Tso, làm việc trường Đại học Malaya, Kuala Lumpur, vào thập niên 1990, mơ hình đề xuất xanh có tác dụng hiệu so với phép đo nhiệt Basel đề xuất Vào ngày nắng nóng, nhiệt độ cực đại theo dự đoán vùng rừng nguội 18-25oC so với nhiệt độ tòa nhà đường phố
Nhóm chúng tơi sử dụng khu vực Greater Manchester làm trường hợp nghiên cứu, vùng bao gồm tồn thành phố Manchester thị vệ tinh Trước tiên, chúng tơi phân loại kiểu xanh khu vực ảnh chụp từ máy bay (hình 2) nhận thấy rằng, thật bất ngờ khu vực xây dựng công nghiệp, 59% vùng Greater Manchester bao phủ xanh thoát nước Tất nhiên, độ bao phủ xanh, nhiệt độ bề mặt mà mơ hình tiên đốn, khơng đồng tồn khu vực Các khu vực đông đúc trung tâm thành phố có độ che phủ xanh chưa tới 30% nóng khơng gian xanh tới 13oC Chúng tơi cịn thao tác với khơng gian xanh mơ hình
(56)Hình Sự phân bố khơng đồng bề mặt nước xung quanh vùng Greater Manchester Anh Một nhà khoa học cần phải khám phá xanh thảm có tác dụng làm nguội tốt so với đối tượng khác Cách tốt thực điều khảo sát cân lượng bề mặt cách trực tiếp Vì xanh tự nguội nước, nhiệt hóa nước không đổi mức 2,43 kJ/gram, nên làm nguội xanh mang lại tỉ lệ với tốc độ nước Người ta trông đợi cối mang lại làm nguội nhiều cỏ, chúng giữ cao phía mặt đất nước nhanh hơn, giống việc phơi quần áo sào; mặt khác, xanh dẫn nước lên chúng phải kháng lại trọng lực Các nhà vật lí mơi trường nhà thực vật học phát triển kĩ thuật đo nước, chúng cho phép kiểm tra ý tưởng
(57)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 56
Bức xạ từ Mặt trời
Một lợi ích khí hậu tối hậu xanh mang lại ốc đảo mát mẻ để nghỉ dưỡng Nhiều nghiên cứu, đó, so sánh nhiệt độ khơng khí cơng viên với nhiệt độ khơng khí đường phố xung quanh, để nhận rằng, ngoại trừ vào ngày thật lặng gió, chênh lệch nhiệt độ nhỏ - thường chưa tới 1oC, khơng khí ấm từ môi trường xung quanh thổi vào công viên Vậy cơng viên cảm thấy mát mẻ hơn, bóng thật có tác dụng gì?
Để trả lời câu hỏi này, phải xét cân nhiệt người Ở trạng thái nghỉ, thể người sản sinh nhiệt tốc độ khỏng 60 W m–2 bề mặt thể Chúng ta cảm thấy nóng tùy thuộc vào chỗ nhiệt làm nóng môi trường xung quanh đặn Thật bất ngờ, ngoại trừ gió cao, nhiệt đối lưu – khoảng W m–2 – khoảng 15 W m–2 bay từ thở Tuy nhiên, cá thể phát xạ hồng ngoại xa tốc độ tỉ lệ với lũy thừa bốn nhiệt độ chúng, chúng hấp thụ xạ từ mơi trường xung quanh chúng Do đó, mơi trường xung quanh lạnh 37oC, rốt có nhiệt xạ
Ở ngồi cơng viên đầy bóng râm, cảm thấy dễ chịu bị vây quanh tán mát lạnh Ở đường phố rộng thênh thang, trái lại, cảm thấy nóng hai ngun do: thứ nhất, nhận thêm tới 120 W m–2 xạ sóng ngắn từ Mặt trời đến; thứ hai, nhựa đường xung quanh nóng hơn, làm giảm nhiệt xạ khoảng W m–2 tăng nhiệt độ 1oC Trong điều kiện vậy, phải tốt mồ để giải cho gánh nặng nhiệt bổ sung
Để nghiên cứu tầm quan trọng tương đối Mặt trời theo bóng râm nhiệt độ môi trường xung quanh, thực thí nghiệm đơn giản vào mùa hè năm 2009 Thí nghiệm theo dõi nhiệt độ xạ cỏ thảm bê tông, chúng nằm bóng nắng vĩnh viễn nằm bóng vĩnh viễn Chúng tơi thực thí nghiệm với nhiệt độ cầu, nhiệt kế gắn bên cầu plastic màu xám Giữ độ cao 1,1 mét, thí nghiệm nhại lại tính chất nhiệt người trưởng thành mặc y phục Chúng nhận thấy việc cỏ bê tơng có ảnh hưởng lên nhiệt độ xạ; điều kiện bị ảnh hưởng nhiều bóng râm, chúng làm giảm nhiệt độ xạ cực đại lên tới 9oC, từ 35oC xuống 26oC Vì người ta có xu hướng cảm thấy khơng thoải mái nhiệt độ xạ 24oC, rõ ràng bóng râm có tác dụng lớn lên cảm giác dễ chịu người, xác nhận tầm quan trọng xanh khu vực thị
Tác động lên sách đô thị
(58)nhỏ hay không, hay rụng có tốt thường xanh hay không Chúng ta chẳng biết hiệu loại thực vật khác thay đổi theo biến đổi khí hậu
Tuy nhiên, thật biết đủ để tác động đến nhà hoạch định sách Các nhà khoa học thuộc Cục Lâm nghiệp Mĩ, chẳng hạn, hợp tác với nhà kinh tế học để ước tính lợi ích kinh tế việc trồng xanh đường phố, từ việc làm giảm chi phí lượng việc giảm chi phí chăm sóc sức khỏe nhiễm khơng khí Mơ hình kinh tế mà họ sáng tạo – mơ hình iTree – cho thấy với đô la đầu tư vào trồng bảo dưỡng xanh đường phố người ta tiết kiệm năm đô la Ở New York, kiến thức này, với hậu thuẫn thị trưởng Michael Bloomberg, đưa đến việc trồng 20.000 xanh đường phố năm, thị trưởng London, Boris Johnson, cam kết trồng thêm 10.000 xanh đường phố nhiệm kì trị ơng Cùng với xanh, người ta triển khai giải pháp mái nhà xanh cho tòa nhà mọc thành phố lớn Thật vui nói nhà vật lí góp phần làm cho thành phố ngày xanh hơn, dễ chịu để sống
Tác giả Roland Ennos nhà nghiên cứu sinh thái học Khoa Các khoa học Sự sống trường Đại học Manchester, Anh quốc
(59)Bản Tin Vật lý tháng 9-2010 – Thuvienvatly.com Trang 58 W W W T H U V I E N V A T L Y C O M
Bản Tin Vật Lý
© Thư Viện Vật Lý www.thuvienvatly.com banquantri@thuviemvatly.com
Tháng năm 2010
Nội dung: Trần Nghiêm – trannghiem@thuvienvatly.com Biên tập: Trần Triệu Phú – trieuphu@thuvienvatly.com Thiết kế: Bích Triều, Vũ Vũ
Cùng số Cộng tác viên khác