Những electron năng lượng cao này sau đó được sử dụng để tạo ra chùm bức xạ điện từ có thể dùng cho nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tính chất hóa học của các chất đa dạng n[r]
(1)BẢN TIN VẬT LÍ THÁNG 12/2007
hiepkhachquay thực
Tài liệu download http://www.thuvienvatly.com
(2)Cát ẩm chảy tốt cát khơ
Như đứa trẻ biết, cách tốt để xây dựng tòa lâu đài cát sử dụng cát ẩm bám dính vào tốt, cịn tịa lâu đài làm cát khô đổ ụp xuống sức nặng riêng Tuy nhiên, nhà vật lí Đức biến quy luật sân chơi thành trí tuệ cách – số trường hợp – cát ẩm chảy tốt đụn cát khơ
Christian Wagner đồng trường đại học Saarland đến kết luận bất ngờ sau đo lực cần thiết để đẩy dạng cát lí tưởng hóa qua ống trịn (arXiv:0711.2972v1) Thứ “cát” gồm vữa thấm nước hạt bột thủy tinh nhỏ xíu có đường kính 145 micron, đại khái thuộc loại hạt cát Các nhà nghiên cứu thấy lượng cần thiết để đẩy cát qua ống cát ẩm so với khơ
Minh họa cấu Christian Wagner đồng sử dụng: Chuyển động cát đo dạng lực đẩy tác dụng lên thay đổi (biểu thay đổi áp suất ∆p)
Cát khơ thường chảy khoảng khơng khí hình thành hạt, giữ chúng cách xa làm giảm ma sát Nhưng cát gói ống, khơng có chỗ cho khoảng trống xuất khơng khí khơng thể làm bơi trơn dịng chảy Kết ma sát làm cho cát khô bị ép chặt lại
(3)Mặc dù cát ẩm dùng thí nghiệm chứa khoảng 3% nước tính theo thể tích – ẩm so với cát bãi biển – Wagner tin cát lí tưởng dùng cho lâu đài cát phải hành xử giống chất lưu căng oằn
Hamish Johnston (physicsworld.com, 03/12/2007)
Cây bẫy ruồi Venus truyền cảm hứng cho quang học thích nghi Nổi tiếng việc bẫy lồi trùng, bẫy ruồi Venus bắt ý số nhà vật lí vật liệu học Mĩ Alfred Crosby đồng trường đại học Massachusetts Amherts vừa truyền thêm cảm hứng cấu trúc kẹp khác thường loài ăn thịt để tạo chất liệu thay đổi nhanh chóng hình dạng bị kích thích áp suất, nhiệt hay dịng điện Đội nghiên cứu khẳng định chất liệu dùng để chế tạo bề mặt thay đổi độ phản xạ chúng hay thấu kính bật chuyển hai tiêu cự
Chuyển động bẫy ruồi Venus dựa “tính khơng ổn định khóa tách”, tượng phổ biến chứng minh bán cầu cao su Cắt lát bóng tennis làm hai, chẳng hạn, cầm hai nửa cạnh rìa cho lồi ra, hay có hình mái vịm Áp đặt áp suất với ngón tay bạn làm bóp méo cầu – lên tới điểm tới hạn định chuyển sang trạng thái dạng lõm, hay có dạng chão
Alfred Crosby đồng truyền cảm hứng để chế tạo chất liệu họ bẫy ruồi Venus
(4)ra tín hiệu “Lồi thay đổi hình dạng thùy từ lõm sang lồi tốc độ cao – khoảng 100 ms”, Crosby nói với optics.org, site chị em physicsworld.com
Nhóm Crosby tìm cách chế tạo cấu trúc biểu hành vi quy mô nhỏ từ đầu đến cuối Họ bắt đầu việc đúc dãy nhơ trịn lớp silicon dày mm Sau họ kéo căng lớp đó, ghép lớp silicon khác lấy khuôn bên nhằm tạo túi không khí Những túi khơng khí với chất cao su chất liệu tạo điều kiện cho tính khơng ổn định khóa tách, chỗ lồi chuyển bật trạng thái lồi hay lõm (Adv Mater 19 3589)
Nhiều cò súng
Khơng giống gai khóa bẫy ruồi Venus, chất liệu nhóm Massachusetts bật cị áp suất, nhiệt dòng điện Khi chỗ nhơ – giống thấu kính nhỏ xíu – biến đổi từ lồi sang lõm, tồn bề mặt bị biến đổi hệ số phản xạ tiêu cự Điều có nghĩa chất liệu sử dụng bảng hiệu trời, nơi hệ số phản xạ bề mặt ln giữ thay đổi, hay thấu kính thích ứng tự điều chỉnh hội tụ
Chất liệu nhà nghiên cứu đảo từ có chỗ nhơ lồi (ở trên) sang chỗ nhơ lõm (hình dưới) dễ dàng cách thay đổi nhiệt, áp suất hay dịng điện
Mỗi chỗ nhơ bề mặt chế tạo theo nhiều hình dạng hay kích thước Trong cơng trình này, nhóm Crosby chế tạo chúng với đường kính từ 50 µm đến 500 µm cách 10 đến 50 µm Ở kích thước này, tốc độ chuyển tiếp 30 ms nhanh hơn, thấu kính nhỏ tốc độ tăng lên
(5)hiện phải cải tiến để sản xuất thấu kính có hình dạng đồng cao bề mặt nhẵn
A L Narayan (physicsworld.com, 04/12/2007)
Chất bán dẫn có độ rộng khe điều chỉnh
Một đội nhà vật lí quốc tế chế tạo chất liệu bán dẫn độ rộng khe lượng dải dẫn dải hóa trị thay đổi dễ dàng cách áp đặt hiệu điện
Chất liệu “graphene hai lớp”, cấu thành từ carbon dày hai lớp nguyên tử Đội nghiên cứu khẳng định chất bán dẫn dùng để chế tạo transistor, laser dụng cụ khác với tính chất dễ dàng điều chỉnh nhiều so với dụng cụ dựa chất bán dẫn truyền thống silícon Chất bán dẫn có ích chúng dùng để bật dòng điện mở ngắt Điều thực cách áp hiệu điện lên chất bán dẫn, đưa electron băng qua khe lượng dải hóa trị dải dẫn Tuy nhiên, độ rộng khe – hiệu điện đóng mở - tính chất nội chất bán dẫn thay đổi cách làm biến đổi hóa tính, cấu trúc nó, hai
Ảnh minh họa graphene cho thấy nguyên tử carbon xếp thành lớp
(6)Chất bán dẫn khơng có khe
Tuy nhiên, nay, Antonio Castro Neto thuộc trường đại học Boston, với đồng Mĩ, Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha Anh, vừa chế tạo chất bán dẫn điều chỉnh từ graphene (Phys Rev Lett 99 216802) Chất liệu này, gồm mỏng carbon dày nguyên tử, bình thường khơng có khe dải hóa trị dải dẫn Nhưng cách đặt hai lớp graphene chồng lên tạo lưỡng lớp, khe lượng sinh chất liệu đặt điện cực dương âm
Theo lí thuyết nhóm nghiên cứu phát triển, khe lượng phát sinh hiệu điện ngang gây dư thừa electron tích điện âm lớp dư thừa “lỗ trống” tích điện dương lớp bên Những electron lỗ trống người ta tin ghép đôi tạo giống hạt, hảnh xử khác với hạt thành phần chúng
Một đặc điểm kì lạ electron lỗ trống graphene chúng chuyển động qua chất liệu thể chúng khơng có khối lượng nghỉ - thứ làm cho chất chất dẫn tốt Tuy nhiên, giả hạt có khối lượng nghỉ theo Castro Neto, khối lượng dẫn đến khe lượng phải vượt qua trước dòng điện chạy
Đội nghiên cứu đo khối lượng giả hạt dải hai lớp graphene rộng khoảng micromét dài vài micromét Graphene gắn chất silicon oxit hóa hiệu điện đặt vào silicon điện cực phía silicon
Cộng hưởng cyclotron
Từ trường đặt vào lưỡng lớp, làm cho giả hạt chuyển động theo quỹ đạo tròn – hiệu ứng gọi cộng hưởng cyclotron Đội nghiên cứu đo chu kì cộng hưởng này, phụ thuộc vào khối lượng giả hạt Đội nghiên cứu phát thấy khối lượng cyclotron tăng lên hiệu điện đặt vào tăng từ lên khoảng 100 V, cho phép họ kết luận khe lượng biến đổi từ lên khoảng 150 meV
Castro Neto nói với physicsworld.com chất bán dẫn graphene ngày sử dụng để chế tạo loại transistor, laser cảm biến phân tử mới, khe lượng thay đổi Tính chất này, kết hợp với kích thước nhỏ graphene, sức bền học lớn độ dẫn nhiệt dẫn điện cao nó, khiến trơng hấp dẫn chất thay cho chất bán dẫn truyền thống silicon
(7)Sứ mệnh làm sáng tỏ bí ẩn Mặt Trời
Một tàu vũ trụ không người lái rọi tia sáng lên bí ẩn lâu Mặt Trời chúng ta: bầu khí bên ngồi – hay nhật hoa – lại nóng nhiều so với bề mặt ngơi Những kết từ sứ mệnh Hinode Nhật Bản hướng tới loại sóng từ đặc biệt chế chủ yếu việc đun nóng nhật hoa Số liệu từ Hinode cho thấy nhật hoa treo leo với “sóng Alfvén” này, chúng nguyên nhân cho gió Mặt Trời – nguồn gốc bí ẩn lâu dài khác
Nhật hoa vùng khí bị ion hóa – hay plasma – trải rộng hàng triệu km tính từ bề mặt Mặt Trời Các nhà vật lí biết gần 70 năm qua có nhiệt độ vài triệu Kelvin, bề mặt Mặt Trời tương đối dịu hơn, khoảng 6000 K
Một ảnh Hinode chụp sợi nhô lên Mặt Trời
Mặc dù khơng có thiếu hụt lượng vùng Mặt Trời để làm nóng nhật hoa đến nhiệt độ cao - khoảng 0,01% tổng công suất Mặt Trời cần thiết – chế lượng chuyển hóa từ phần bên Mặt Trời sang nhật hoa lẩn tránh nhà vật lí Một bí ẩn có liên quan nguồn gốc gió Mặt Trời, dịng hạt tích điện thổi vận tốc cao khỏi phần mở rộng nhật hoa vào không gian liên hành tinh Một ứng cử viên quan trọng cho đun nóng nhật hoa gió Mặt Trời sóng Alfvén – dao động điện từ xoắn ngang người ta tin truyền tốc độ cao theo đường sức từ chạy khỏi bề mặt Mặt Trời vào nhật hoa Tuy nhiên, sóng tỏ khó nhìn thấy
(8)chúng nguyên nhân làm nóng nhật hoa Sử dụng số liệu thu thập Kính thiên văn Quang học Mặt Trời Hinode (SOT), họ kết luận sóng Alfvén nguyên nhân làm gia tốc gió Mặt Trời đến hàng trăm kilomét giây
Các gai nhỏ ngọ nguậy
Đội nghiên cứu tập trung SOT vào sắc Mặt Trời – vùng tương đối mỏng nằm bề mặt nhật hoa – họ quan sát thấy tia mỏng, thời gian sống ngắn chất khí nóng, gọi “gai nhọn”, vọt khỏi sắc vào nhật hoa tốc độ 100.000 km/h “Quan sát cho thấy nhiều tia trèo sang bên chúng hình thành”, De Pontieu nói với physicsworld.com Theo De Pontieu, leo trèo có nguyên nhân thành phần ngang từ trường – chúng xuất sóng Alfvén
Đội nghiên cứu đến kết luận cách tiến hành chương trình mơ máy tính tiên tiến bề mặt khí Mặt Trời, chúng làm phát sinh giống tương tự sóng leo trèo gai nhọn So sánh mô với quan sát Hinode, đội nghiên cứu kết luận sóng sóng Alfvén
De Pontieu đồng tiến hành quan sát trực tiếp biên độ sóng Alfvén Sau đó, so sánh mơ máy tính với cách thức lượng sóng vào nhật hoa, họ kết luận đủ để cung cấp sức mạnh cho gió Mặt Trời
Đội nghiên cứu khơng chắn sóng Alfvén có đủ làm đun nóng nhật hoa lên nhiệt độ cao hay khơng vì, theo De Pontieu, mơ hình xử lí họ không đủ chi tiết phép họ đưa kết luận
Nhô lên hai cực
Trong số báo tờ Science, Takenori Okamoto thuộc Đài quan sát Thiên văn quốc gia Nhật Bản đồng Nhật Mĩ báo cáo chứng từ trước tới cho sóng Alfvén chỗ nhô Mặt Trời – cấu trúc lớn plasma tương đối lạnh hình thành nhật hoa Được biết chỗ nhô chứa đặc trưng giống sợi ni dưỡng cho dịng chảy liên tục vật chất Sử dụng SOT, Takenori đồng quan sát dao động sợi kết luận chúng phù hợp với sóng Alfvén truyền dọc theo sợi Đội nghiên cứu kết luận sóng Alfvén nguyên nhân làm nóng nhật hoa
Trong khí đó, Jonathan Cirtain thuộc Trung tâm Thiên văn vật lí Harvard-Smithsonian đồng Mĩ Nhật Bản vừa công bố chứng sóng Alfvén dịng tia X – phun trào chuyển động nhanh plasma nóng xảy gần hai cực Mặt Trời Đội nghiên cứu nghiên cứu hàng nghìn dịng tia nhận thấy phần nhiều số chúng chuyển động tốc độ khoảng triệu km/s – tốc độ mà người ta tin sóng Alfvén lan truyền Đội nghiên cứu kết luận từ sóng Alfvén nguyên nhân gây thành phần tốc độ cao gió Mặt Trời
(9)năng lượng vào nhật hoa Tuy nhiên, Erdélyi cảnh báo Hinode phương tiện có khả thu thập ảnh hai chiều nhật hoa, việc chứng minh dao động sóng Alfvén – khơng phải sóng từ khác gọi sóng “thắt nút” – địi hỏi phải có ảnh ba chiều quan sát quang phổ học Do đó, ơng tin kết cần phải xác nhận, ví dụ, số liệu từ sứ mệnh STEREO NASA bao gồm hai phi thuyền làm việc với chụp ảnh ba chiều Mặt Trời
Hamish Johnston (physicsworld.com, 06/12/2007)
“Những ngơi tối” đơng đúc thời vũ trụ sơ khai
Sự hủy lượng tối làm ngăn cản nhiệt hạch nhóm lửa ngơi đầu tiên, để lại cho chúng cầu khổng lồ hydrogen helium lóe sáng yếu ớt, theo khẳng định nhà vật lí Mĩ Những “ngơi tối” thế, trước chưa quan sát thấy, giải thích lỗ đen hình thành q nhanh sau Big Bang – tồn chúng buộc nhà vật lí suy nghĩ lại cách thức vũ trụ sơ khai tiến hóa
Vật chất tối ban đầu nêu nhằm giải thích làm thiên hà giữ chúng lại với nhau, cho chúng có phần nhỏ khối lượng cần thiết để tạo đủ lực hút hấp dẫn Mặc dù vật chất tối gì, nhà vũ trụ học nghĩ giữ vai trị to lớn vũ trụ sơ khai, giúp nguyên tử hydrogen helium co cụm lại với chúng đủ đậm đặc để bắt đầu nhiệt hạch hình thành nên ngơi
(10)Hiện nay, Paolo Gondolo đến từ trường đại học Utah, với đồng đến từ khắp nơi nước Mĩ, nói tương tác nội vật chất tối gây cản trở hình thành Các nhà nghiên cứu lập mơ hình hình thành bao gồm neutralino, hạt tiên đoán mở rộng “siêu đối xứng” phổ biến cho Mơ hình Chuẩn vật lí hạt ứng cử viên ưa chuộng bao gồm vật chất tối
Người ta tin neutralino hủy lẫn sinh nhiệt, nhóm Gondolo tính cụm nguyên thủy hydrogen helium bắt lấy nhiệt lõi nó, giữ cho cụm khỏi bị co đặc lại ngăn cản nhiệt hạch Ngơi tối thu phát triển lên tới 2000 AU đường kính – gấp 200.000 lần Mặt Trời – đồng thời làm lóe lên xạ hồng ngoại (Phys Rev Lett in; thảo có arXiv:0709.2369)
Một ngơi tối, khơng nhìn thấy mắt người, phát xạ hồng ngoại
Vật chất kết thành khối
Các nhà nghiên cứu bắt đầu lập mơ hình hình thành với mơ có cách thức chất khí hydrogen helium co lại thành cụm, bổ sung thêm với mô cách thức vật chất tối neutralino co lại sức hút hấp dẫn chất khí Sau họ tính làm nhiệt tạo hủy neutralino cân với nhiệt thất thoát qua lạnh đi, nhận thấy có mật độ tới hạn mà lạnh bị đun nóng vượt qua
(11)cho áp suất hướng vào ngày lớn hơn, cuối áp đảo co lại thành lỗ đen
Thật không may, tối làm hỏng hiểu biết nhà vũ trụ học tái ion hóa, photon tử ngoại từ ngơi bóc electron khỏi hydrogen trung hòa Nếu số hay tất ngơi tối, nguồn tái ion hóa phải đến từ nơi chỗ khác Hơn nữa, thiếu nhiệt hạch, tối tạo nguyên tố nặng hydrogen helium mà thấy ngày
Bằng chứng tia gamma
Về nguyên tắc, phát tối cách tìm kiếm dấu hiệu sản phẩm phụ phân hủy, ví dụ tia gamma, chúng thơng thường khơng đến từ vùng khí hydrogen helium Nhưng cho dù chứng quan sát thiếu, Tom Theuns, nhà vũ trụ học tính tốn máy tính đến từ trường đại học Durham Anh, nói với physicsworld.com ơng nghĩ ý tưởng có ngơi khác thật lí thú “Nhưng làm điều ảnh hưởng tới thứ khác, ví dụ lượng kim loại mà ngơi tạo ra, siêu chúng hay tính chất bùng phát tia gamma, [hoặc] làm điều ảnh hưởng tới hệ sau hình thành sao… vấn đề cần giải thích kĩ lưỡng”, ơng nói thêm
Jon Cartwright (physicsworld.com, 06/12/2007)
Quả cầu nhỏ xíu phát vi khuẩn
Một đội nhà vật lí hóa học Mĩ sử dụng cầu quay trịn nhỏ xíu để phát vi khuẩn Các nhà nghiên cứu khẳng định kĩ thuật sử dụng cho nhiều ứng dụng bao gồm việc bảo vệ chống lại công sinh học làm giảm thời gian cần thiết nhằm phát triển chất kháng sinh
Sự hình thành cảm biến sinh học dùng cho phát vi khuẩn vi sinh vật nguy hiểm khác giúp cho bác sĩ dễ chẩn đoán số chứng bệnh Trong hệ vi điện (MEM) phát triển để phát vi khuẩn, chúng dựa việc vi khuẩn bám dính lên đầu dị dao động nhỏ xíu làm thay đổi tần số dao động Tuy nhiên, kĩ thuật khó thực chất lỏng – mơi trường tự nhiên đa số vi khuẩn – chất lỏng nhớt làm tắt dần dao động, làm giảm đáng kể độ nhạy kĩ thuật
(12)Chuyển động quay không đồng
Nếu cầu quay đủ nhanh, khơng cịn đồng với quay từ trường ngồi “Tốc độ quay khơng đồng bộ” nhạy cảm cao với thay đổi nhỏ kéo theo chất lỏng xung quanh Khi vi khuẩn gắn vào cầu, chuyển động quay chậm đáng kể - tượng quan sát thấy kĩ thuật hiển vi quang học chuẩn (Appl Phys Lett.91 224105)
(a) Giản đồ phát đơn tế bào cầu micro từ tính: Quả cầu micro từ tính phủ kháng thể định chộp giữ lấy vi khuẩn (b) Loạt ảnh hiển vi huỳnh quang liên tiếp cầu micro từ tính kích thước micron quay với vi khuẩn E.Coli gắn vào Vòng tròn chấm chấm vị trí cầu micro từ tính, trục quay nằm mặt phẳng vật
Theo McNaughton, cảm biến có khả xác định vi khuẩn cắm vào cầu cách đo bước lệch tần số quay cảm biến Nó cịn cho biết vi khuẩn gắn vào có thay đổi kích thước hay khơng Đội nghiên cứu sử dụng kĩ thuật phát vi khuẩn phổ biến E.Coli theo McNaughton, phương pháp thích hợp vi khuẩn khác
“Khía cạnh phát dùng cho ứng dụng bảo vệ sinh học, nơi cần thiết kĩ thuật nhanh nhạy”, McNaughton nói “Cũng có ứng dụng tiềm cho việc phát vi khuẩn nước thực phẩm Tuy nhiên, hướng tập trung chủ yếu nhận dạng giống vi khuẩn (như “siêu vi trùng”) xác định tính nhạy cảm giống để chế tạo thuốc kháng sinh” Các nhà nghiên cứu nói họ nghiên cứu việc theo dõi tăng trưởng vi khuẩn
Đội nghiên cứu xây dựng nguyên mẫu dụng cụ độc lập vừa phát vi khuẩn vừa đo đáp ứng tăng trưởng chất kháng sinh “Nguyên mẫu hi vọng có phép kiểm tra kéo dài hàng giờ, thay cho thời gian chờ đợi nhiều ngày nay” Đội nghiên cứu đăng kí sáng chế cho công nghệ
(13)Mĩ thành lập trung tâm xử trí câu hỏi lớn
George Smoot, người nhận giải thưởng Nobel vật lí năm 2006, chi phần lớn số tiền thưởng ông giúp thiết lập trung tâm tìm kiếm lời giải thích cho bí ẩn vũ trụ Trung tâm Vật lí Vũ trụ Berkeley trị giá 1,8 triệu đôla thu hút khoảng 50 nhà khoa học với 20 nhà nghiên cứu sau tiến sĩ nghiên cứu sinh tiến sĩ đến từ trường đại học California Berkeley Phịng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley Mĩ
George Smoot, người đoạt giải Nobel vật lí năm 2006 cho việc khám phá bất đẳng hướng xạ vi sóng vũ trụ, chi 500.000 đơla tiền giải thưởng ông thiết lập trung tâm cho vật lí vũ trụ học trường đại học California Berkeley, Mĩ
Smoot, năm 62 tuổi, người làm việc trường đại học California, giành giải thưởng Nobel hồi năm ngoái với người đồng John Mather cho khám phá tính bất đẳng hướng xạ vi sóng vũ trụ Nhưng việc sụt giảm nguồn quỹ tài trợ cho khoa học thời gian gần thúc giục ông dành 500.000 số 700.000 đôla tiền giải thưởng “thế hệ kế tiếp” nhà vũ trụ học có trang thiết bị để thực đột phá họ “Hình tơi tiền giải thưởng xứng đáng hưởng người khác tạo khác biệt lớn sống nhiều người trẻ tuổi, cho phép họ tiến lên phía trước với học vấn nghiệp họ”, Smoot nói với physicsworld.com Ơng nói thêm ơng thật có xét đến việc sử dụng tiền chi trả cho khoản chấp, ông không nghĩ an toàn trước mắt thật làm chuyển biến đời ông
Các nguồn tài trợ khác bao gồm 1,5 triệu đôla từ Quỹ Gordon Betty Moore, 600.000 đôla từ Saul Perlmutter, làm việc phịng thí nghiệm Lawrence Berkeley, người nhận giải thưởng vũ trụ học Gruber năm với Brian Schmidt cho khám phá dãn nở vũ trụ tăng tốc Các nguồn quỹ sử dụng để trả công cho đồng hậu tiến sĩ khách mời, ủng hộ sinh viên cán khoa, điều hành chương trình giáo dục vượt trội giáo trình hội thảo
(14)một đường làm phát sinh ý tưởng mới, dẫn tới nhiều hợp tác nêu phép kiểm tra thực nghiệm lí thuyết vũ trụ học”, Bob Sanders, trưởng phịng khoa học truyền thơng trường đại học California, nói
Jon Cartwright (physicsworld.com, 10/12/2007)
Hiển vi học nghiên cứu spin chuyển động
Các nhà nghiên cứu Thụy Sĩ vừa thu hình ảnh trực tiếp từ hóa chuyển vận qua chất cách khuếch tán spin hạt nhân Cơng trình thực kính hiển vi ghi ảnh cộng hưởng từ chuyên dụng (MRI) đội nghiên cứu phát triển, họ khẳng định thành tựu đưa đến hiểu biết tốt khuếch tán spin hạt nhân – q trình giữ vai trị quan trọng nghiên cứu cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) phân tử lớn, ví dụ protein polymer
Sự cộng hưởng từ hạt nhân hoạt động cách đặt từ trường mạnh lên chất, làm thẳng hàng spin hạt nhân Các spin sau khỏi thẳng hàng cách đặt vào tín hiệu tần số vơ tuyến – q trình phân phát dồi thơng tin tính chất hóa học cấu trúc chất
Chuyển trạng thái lật ngược
Khuếch tán spin q trình mà nhờ spin hạt nhân vận chuyển từ hóa từ vùng chất rắn sang vùng giữ vai trò quan trọng cách thức vật chất phản ứng với NMR Sự khuếch tán xảy qua loạt chuyển trạng thái “lật ngược” liên quan tới cặp spin kế cận – cặp có spin hướng “lên” hướng “xuống” bị chuyển thành cặp có spin hướng “xuống” hướng “lên” chẳng hạn Sự lật ngược có xu hướng khơng cân số spin hướng lên hướng xuống vùng chất rắn khuếch tán mức spin
Sự khuếch tán spin phát gần 60 năm trước ảnh hưởng sử dụng để xác định khoảng cách phân tử nghiên cứu NMR protein Tuy nhiên, nhà vật lí khơng thể thật quan sát q trình xảy không gian thời gian Đây khuếch tán xảy khoảng cách vài trăm nanomét – gần đây, người ta khơng thể thu hình ảnh MRI độ phân giải không gian
Hiện nay, Kai Eberhardt Beat Meier ETH Zurich với đồng EPFL Lausanne vừa sử dụng kĩ thuật tương đối gọi kính hiển vi lực cộng hưởng từ (MFRM) lần nhìn thấy khuếch tán spin (Phys Rev Lett 99 227603 ) Đội nghiên cứu gắn vật mẫu họ - tinh thể calcium fluoride bề ngang 25 micromét – lên cần đỡ nhỏ xíu Mẫu vật cần đỡ đặt từ trường tesla gần đầu nhọn sắt, đối tượng tạo gradient từ trường vùng vật mẫu Một cuộn dây đặt gần vật mẫu, phát tín hiệu vơ tuyến làm cho cần đỡ dao động
(15)khi dao động tới lui gradient từ trường, thay đổi lực từ thay đổi hướng spin xác định Theo cách này, đội nghiên cứu đo từ hóa hạt nhân flourine vật mẫu khoảng cách nanomét
Để làm vậy, Meier đồng ông ban đầu làm từ hóa vật mẫu sau cho phép khuếch tán spin tiến triển truyền qua hệ thống MFRM sau sử dụng để thu nhận ảnh chiều từ hóa biến thiên khoảng thời gian đặn Từ hình ảnh này, đội nghiên cứu tính tốc độ khuếch tán spin cho calcium flouride – tốc độ tính phù hợp với giá trị đo trước kĩ thuật khác
Sự hiểu biết tốt
“Kính hiển vi lực cộng hưởng từ cho phép chúng tơi ghi ảnh phân bố từ hóa cấp độ chiều dài đủ nhỏ để hình dung trực tiếp q trình khuếch tán spin”, Meier nói với physicsworld.com “Điều khiến nghiên cứu trình cách trực tiếp hiểu tốt hơn”
Sự hiểu biết tốt khuếch tán spin đưa đến cải tiến phương pháp sử dụng NMR cho nghiên cứu cấu trúc protein polymer Khả đo chuyển động spin cấp độ nanomét giúp phát triển dụng cụ “công nghệ spin” nhỏ xíu sử dụng spin điện tích electron để lưu trữ xử lí thơng tin Eberharth nói với physicsworld.com đội nghiên cứu nghiên cứu phương pháp thu nhận ảnh ba chiều khuếch tán spin vật chất – phương pháp cho phép kĩ thuật sử dụng để nghiên cứu hệ công nghệ spin
Bob Swarup (physicsworld.com, 11/12/2007)
Kính thiên văn lớn từ trước đến cần đầu tư đến 200 triệu đôla để tiếp tục phát triển
Viễn cảnh kính thiên văn đặt mặt đất trực tiếp nhìn thấy hành tinh ngồi hệ Mặt Trời, hệ thống sớm đời thiên hà xa xôi, trở thành thực Quỹ tài trợ Gordon Betty Moore cam kết chi 200 triệu đôla cho việc thiết kế xây dựng Kính thiên văn 30 m (TMT), phát triển tổ chức nhà thiên văn Mĩ Canada, có Viện Cơng nghệ California Đại học California
Như tên gọi cho thấy, TMT gồm gương đường kính 30m, cho diện tích thu nhận ánh sáng gấp lần kính thiên văn Nhưng khơng giống kính thiên văn truyền thống, kích thước gương có nghĩa phải bị chia thành 492 phần hình sáu cạnh riêng lẻ, tồn ghép lại với theo kiểu xếp tổ ong Hơn nữa, yêu cầu hệ thống phức tạp để hiệu chỉnh cho nhiễu loạn ánh sáng bầu khí quyển, chiếu chùm laser lên điểm cố định bầu trời để ước định lượng nhiễu loạn
(16)California, mang tổng số tiền tài trợ TMT lên tới 300 triệu đôla Số tiền cho phép nhà thiên văn hoàn thành việc phát triển kính thiên văn bắt tay vào xây dựng vào tháng năm 2009 Người ta trơng đợi TMT hoàn thành vào cuối năm 2016, trước tổ chức nghiên cứu phải tìm cho phần chi phí xây dựng ước tính tới 700 triệu đơla
Phác họa ý tưởng Kính thiên văn 30 mét
Phác họa Kính thiên văn Magellan khổng lồ Không đơn độc
(17)mảnh số gương hình cánh hoa Mặc dù GMT chậm chân việc kêu gọi khoảng 35 triệu đôla số 550 triệu đơla cần thiết nó, Wendy Freedman, người đứng đầu ủy ban GMT, nhấn mạnh rằn dự án GMT tiến triển tốt “Các đối tác chúng tơi tích cực cam kết tăng thêm tài trợ lên đáng kể”, bà nói với physicsworld.com “Nguồn tài trợ Moore, tính nghiêm túc mà dự án lớn thực hiện, thật hứng thú cho tồn thiên văn học nói chung”
Cơ quan Không gian châu Âu xem xét dự án cịn lớn Người ta trơng đợi khởi cơng xây dựng kính thiên văn 40 m gọi Kính thiên văn châu Âu Cực lớn (E-ELT) thời gian ba năm, có kính thiên văn từ 60 đến 100 m gọi Kính thiên văn Lớn Áp đảo (OWL) thảo luận
Jon Cartwright (physicsworld.com, 11/12/2007)
Nước Anh rút khỏi kế hoạch ILC
Cuộc khủng hoảng nguồn tài trợ hội đồng tư vấn nghiên cứu hàng đầu nước Anh buộc quốc gia phải rút khỏi kế hoạch cho Máy Va chạm Thẳng Quốc tế (ILC) Hội đồng Năng lực Khoa học Công nghệ (STFC) phát biểu báo cáo cơng bố ngày hơm họ khơng nhìn thấy “một lối khả thi hướng tới việc nhận thấy rõ tiện ích quan niệm vào giai đoạn hợp lí” Báo cáo phát biểu nước Anh ngừng đầu tư vào thiên văn học tia gamma lượng cao, từ bỏ kính thiên văn Gemini, ngừng ủng hộ cho tổ hợp vật lí Mặt Trời-địa cầu mặt đất
Việc rú khỏi ILC có lẽ trạng tổn thất cao từ khủng hoảng nguồn tài trợ làm lung lay STFC, tổ chức điều hành tổ hợp nghiên cứu lớn Anh sychrotron Diamond, chi trả khoản đóng góp quốc gia cho phịng thí nghiệm CERN, cung cấp nguồn tài trợ cho vật lí thiên văn học
Thâm hụt 80 triệu bảng
Tuy nhiên, theo sau xét lại chi tiêu toàn diện phủ, hội đồng có ngân quỹ 574 triệu bảng niên khóa 2007/08, tăng lên 651 triệu bảng niên khóa 2010/11, tức thâm hụt 80 triệu bảng tính lạm phát vào STFC phát biểu để xác minh “chương trình thiết thực”, phải rút khỏi chương trình chuyên đề, không mức ưu tiên cao cắt giảm chi tiêu cho khoản trợ cấp nghiên cứu
(18)Các nhà vật lí giận
“Đây tạc đạn lớn”, theo lời nhà vật lí hạt John Dainton Viện Cockcroft trường đại học Liverpool, Anh, nơi tham gia kế hoạch ILC “Làm nhà quản trị chinh phủ STFC định sai lầm ? Chắc chắn có nguyên nhân bất tài nhận thức Chúng thật giận Các bạn hủy diệt việc khai thác năm tháng đầu tư”
STFC bào chữa cho kế hoạch báo cáo họ “Sự thay đổi tránh khỏi cần thiết tiến lên phía trước bước chân tài chịu đựng mạnh ném nhìn mạnh mẽ mà có cho hội đồng”, họ nói STFC hứa làm việc với cộng đồng nghiên cứu đối tác quốc tế Anh nhằm “xử lí q trình thay đổi hạn chế đỗ vỡ”
Matin Durrani (physicsworld.com, 11/12/2007)
Tony Bland: 1958-2007
Nhà vật lí vật chất hóa đặc Tony Bland trường đại học Cambridge, Anh, vừa qua đời vào ngày 2/12, tuổi 49 Bland có hứng thú nghiên cứu thuộc nhiều lĩnh vực, tiếng cho cơng trình tiên phong ơng tính chất từ màng mỏng Đặc biệt, ông phát triển kĩ thuật “tiêm” – đồng thời phát – electron phân cực spin vào chất bán dẫn silicon
Tony Bland (1958 - 2007)
(19)Bland thực tiến có ảnh hưởng rộng lĩnh vực từ sinh học, việc sử dụng mảnh nhỏ từ tính sinh học phân tích làm chủ tọa hội thảo quốc tế đề tài Quỹ tài trợ Khoa học châu Âu tổ chức hồi tháng
Sinh Middlesbrough vào ngày 19 tháng năm 1958, Bland lấy hạng vật lí từ trường Cambridge năm 1980 Sau tiến sĩ lĩnh vực tán xạ hạt bề mặt Phịng thí nghiệm Cavendish, giám sát Roy Willis Sau năm làm nhà khoa học nghiên cứu Viện Laue-Langevin Grenoble, Pháp, ba năm làm nhà nghiên cứu khách mời Phịng thí nghiệm Clarendon trường đại học Oxford, Bland quay lại Cambridge vào năm 1987
“Nhóm nghiên cứu Tony công nhận dẫn đầu giới lĩnh vực từ học nano, tập trung vào nguồn gốc cấp độ nguyên tử từ học, công nghệ spin, cấu trúc nano từ tính vật liệu”, Peter Littlewood, trưởng khoa vật lí trường Cambridge, nói “Ơng tôn trọng cao gặp ông bị khơi dậy lịng nhiệt tình uy tín ông”
Là thành viên Selwyn College giáo sư Phịng thí nghiệm Cavendish, Bland giữ vài chức giáo sư thỉnh giảng trao tặng số học bổng giải thưởng, có giải thưởng Peter Wohlfarth Viện Vật lí Ơng tay chơi dương cầm sành sỏi, người theo đuổi nghiệp làm nhà soạn nhạc chuyên nghiệp Gần hơn, ông với bà vợ Catherine theo đuổi niềm đam mê chơi thuyền, kết nạp ngày nhiều thành viên nhóm ơng làm thủy thủ
Bland tác giả đồng tác giả 350 báo khoa học biên tập ba sách từ học công nghệ spin Bài báo cuối ông, mang tựa đề “Thách thức công nghệ spin”, ông viết chung với Kiyoung Lee Stephan Steinmuller, mắt số tháng năm 2008 tạp chí Physics World Bland hồn thành cảm xúc không trước qua đời Vợ ông, bà Catherine, chết vài ngày trước
Matin Durrani (physicsworld.com, 13/12/2007)
Đóng cửa lị phản ứng làm chậm trễ thủ tục y khoa
Việc đóng cửa lâu mong đợi lị phản ứng hạt nhân Canada sản xuất toàn nguồn cung cấp molybdenum-99 khu vực Bắc Mĩ – từ đồng vị phóng xạ technetium-99 iodine-131 tạo – gây chậm trễ cho việc chẩn đốn điều trị hàng nghìn bệnh nhân hiểm nghèo
Nay động thái bất ngờ, phủ Canada vừa bãi bỏ Ủy ban An toàn Hạt nhân Canada (CNSC) – tổ chức lo lắng an tồn lị phản ứng – nên việc sản xuất khởi động lại sớm
(20)dự phịng Hơm 7/12, cơng ti thơng báo lị phản ứng khơng thể trở lại hoạt động tháng
Lúc đó, bệnh viện bắt đầu sử dụng hết đồng vị molybdenum – có thời gian bán rã 66 - buộc họ phải cắt giảm vụ scan technetium mình, chiếm từ 74 đến 80% số gần 400.000 trường hợp scan y khoa hạt nhân tiến hành tuần Bắc Mĩ “Hiện tại, có mặt chẩn đoán y học hạt nhân bị ảnh hưởng”, Hội Y học Hạt nhân Canada công khai phát biểu cơng bố vào hơm 6/12 “Nhưng tình trạng đình trệ kéo dài lâu hơn, sức chữa trị bị tác động”
Các đồng vị phóng xạ có xu hướng tích lũy quan định thể, xạ chúng phát sử dụng để tạo ảnh quan Không giống phép chụp cắt lớp cấu trúc túy CT, y học hạt nhân mang lại cho chuyên gia X quang thông tin hoạt động quan họ nhìn thấy mức độ đồng vị phân tán lan truyền Tc-99 – phát xạ gamma phát camera gamma – sử dụng, số ứng dụng khác, để phát ung thư nhiễm trùng xương theo dõi lành lại chúng “Nhiều định phẫu thuật thực sở chụp cắt lớp y khoa hạt nhân”, theo lời Sandy McEwan, nằm ban lãnh đạo khoa ung thư giám đốc khoa chụp hình Viện Ung thư Cross Edmonton, Alberta
Lò phản ứng NRU Chalk River, Ontario: Tổ hợp ngày thường cung cấp toàn nhu cầu molybdenum-99 khu vực Bắc Mĩ
Các nguồn thay
Một vài nguồn thay khác có sẵn đền bù cho mát Các bệnh viện sử dụng thallium-201 làm chất thay cho Tc-99 phép chụp ảnh tim, mang lại ảnh khó phiên dịch Ba nhà sản xuất thương mại khác molybdenum-99 - Bỉ, Hà Lan Nam Phi – tăng cường sản xuất sức cung cấp họ không đủ bù đắp cho mát nguồn NRU việc cung cấp cho phần lại giới
(21)hoạt động, công việc khoảng 16 tuần Ngày hoạt động trở lại chưa công bố
Lần NRU cần ngừng hoạt động cho công việc bảo dưỡng, AECL phải chuẩn bị trước Công ti Năng lượng Nguyên tử Canada cho xây dựng hai lò phản ứng mới, MAPLE MAPLE 2, dành riêng cho việc sản xuất đồng vị y học, có sức cung cấp đáp ứng tồn nhu cầu Mo-99 đồng vị y khoa khác giới Ban đầu lên lịch trình vào hoạt động năm 2004, chúng khai trương vào tháng 10 năm tháng 10 năm 2009
Peter Gwynne (physicsworld.com, 13/12/2007)
Ánh sáng lưu trữ giống âm
Các nhà vật lí Mĩ vừa khám phá cách đơn giản “lưu trữ” xung ánh sáng chất cách chuyển hóa chúng thành sóng âm Kĩ thuật đó, gồm hai laser mảnh sợi quang chuẩn, dùng để tạo dụng cụ nhớ có khả nâng cao hiệu suất mạng viễn thông quang học
Các mạng viễn thông đại truyền lượng khổng lồ liệu theo sợi quang dạng gói xung ánh sáng Tuy nhiên, mạng bận rộn, hai gói đến nút lúc Về mặt lí tưởng, gói lưu trữ khoảng thời gian ngắn cho hai gói xử lí
Lưu trữ quang học
Ngày nay, điều thực cách chuyển hóa xung dư thừa thành tín hiệu điện, chúng lưu trữ chip nhớ trước chuyển hóa trở lại thành ánh sáng Tuy nhiên, trình làm phát sinh nhiều nhiệt nhà nghiên cứu tìm cách lưu trữ xung ánh sáng mà khơng chuyển hóa chúng thành điện
Nay Dan Gauthier đồng Đại học Duke Đại học Rochester vừa khám phá phương pháp lưu trữ xung quang học sợi quang cách chuyển hóa xung thành sóng âm (Science 318 1748)
Họ thực điều cách gửi hai xung “dữ liệu” laser liên tiếp dài ns vào đầu sợi thủy tinh, đồng thời gửi xung laser “ghi” 1,5 ns vào đầu Khi xung liệu xung ghi va chạm bên sợi quang, chúng giao thoa với nhau, làm cho xung liệu chuyển hóa gần tồn lượng chúng sang sợi quang dạng sóng âm – q trình gọi tán xạ Brillouin cưỡng
Các xung đọc ghi
(22)Khi thay đổi độ trễ xung đọc ghi, Gauthier đồng “lưu trữ” xung liệu sợi quang lên tới 12 ns
Gauthier nói với physicsworld.com khơng giống kĩ thuật khác phát triển cho việc lưu trữ ánh sáng, ví dụ kĩ thuật giao thoa laser khơng gian phổ kĩ thuật suốt cảm ứng điện từ (EIT), phương pháp họ khơng địi hỏi nhiệt độ lạnh không bị hạn chế với bước sóng định
Tuy nhiên, Gauthier phát biểu cải tiến cần thiết trước kĩ thuật sử dụng dụng cụ thực tế Đội nghiên cứu thử tìm cách lưu trữ nhiều xung khoảng thời gian lâu hơn, đồng thời làm giảm cường độ cần thiết xung đọc ghi Gauthier tin kết thu cách tìm kiếm chất có kết hợp phù hợp tính chất quang học âm học
Hamish Johnston (physicsworld.com, 13/12/2007)
CERN công bố tổng giám đốc
Nhà vật lí người Đức Rolf-Dieter Heuer vừa bổ nhiệm làm tổng giám đốc phịng thí nghiệm vật lí hạt CERN gần Geneva Heuer, 59 tuổi, kế vị Robert Aymar vào ngày tháng năm 2009, phục vụ nhiệm kì năm Trong thời gian làm ơng chủ phịng thí nghiệm, Heuer quan sát kết từ Cỗ máy Va chạm Hadron Lớn, thiết bị sửa vào hoạt động mùa hè tới “Trở thành tổng giám đốc có khả cơng việc tốt nghiên cứu vật lí nay”, ơng nói
Rolf-Dieter Heuer
(23)2004 Heuer đồng thời giáo sư Đại học Hamburg từ năm 1998, nơi ơng thành lập nhóm lên kế hoạch cho va chạm electron-positron tương lai Thật vậy, phần lớn nghiệp ông liên quan tới việc xây dựng điều hành hệ thống máy dò hạt cỡ lớn dùng nghiên cứu va chạm electron-positron
“Ưu tiên trước đảm bảo LHC hoạt động tốt thu thập số liệu”, ơng nói với physicsworld.com “Ưu tiên thứ hai xem, từ kết LHC mang lại, vật lí hạt đưa đến đâu tương lai”
Heuer gương mặt quen thuộc CERN, nhà khoa học có quyền lực phịng thí nghiệm 14 năm trời kể từ năm 1984, nơi ơng nghiên cứu thí nghiệm OPAL Máy Va chạm Electron Positron Lớn (LEP), kể làm người phát ngơn từ năm 1994 đến 1998 Trước đó, ơng nghiên cứu sinh Đại học Heidelberg, lấy tiến sĩ năm 1977 Ơng lấy cấp vật lí Đại học Stuttgart vào năm 1974
Là giám đốc nghiên cứu DESY, Heuer chịu trách nhiệm cho máy gia tốc HERA phịng thí nghiệm, thiết bị đóng cửa hồi đầu năm nay, thay đổi quan điểm phòng thí nghiệm hướng nghiên cứu LHC
Phát biểu với tư cách cá nhân, Heuer nói ơng thất bại không hiểu định nước Anh rút khỏi kế hoạch cho Máy Va chạm Thẳng Quốc tế, thí nghiệm lớn vật lí học sau LHC “Trong nhiều năm, có trí rộng rãi giới máy va chạm proton CERN cần bổ sung thêm máy va chạm thẳng Năm 2004, ngài Sainsbury [bộ trưởng khoa học Anh] bỏ phiếu tán thành cỗ máy va chạm thẳng Việc đột ngột rút lui khơng thể hiểu nỗi “Tơi hi vọng định đảo ngược lại”
Matin Durrani (physicsworld.com,14/11/2007)
Sự nhiễu sóng gây sóng đại dương khổng lồ Thỉnh thoảng, người thủy thủ tường thuật nhìn thấy sóng khổng lồ cao đến 30 m mặt đại dương phẳng lặng Không chắn sóng đơn độc hình thành, nhà vật lí Mĩ Đức vừa làm chủ việc tạo sóng đơn độc quang tính tương đương chiếu xung laser vào sợi tinh thể photon tính Cho tiến hành mơ máy tính hệ quang học, nhà nghiên cứu đề xuất sóng đơn độc quang tính, sóng đơn độc đại dương, nảy sinh nhiễu sóng
(24)Khi xung sóng – gồm nhiều sóng với phân bố tần số theo kiểu hình chng – vào sợi tinh thể photon tính, phổ tần số trải rộng Sóng đơn độc ví dụ xung sóng, chất ngắn nhọn chúng yêu cầu phổ tần số tạo rộng trình
Nay Daniel Solli đồng Đại học California Los Angeles, với Claus Ropers đến từ Viện Quang học phi tuyến Quang phổ học xung ngắn Max Born Berlin, vừa phát thấy tiếng ồn mặt phổ tần số xung sóng đạt tới vừa bước sóng cường độ thích hợp làm cho trình trải rộng sợi tinh thể photon tính nhanh nhiều, dẫn tới việc sản sinh sóng đơn độc quang tính (Nature 450 1054) “Việc tìm hiểu sóng đơn độc quang tính giúp hiểu tượng đại dương”, Ropers nói với physicsworld.com “Trong tương lai, cho phép tiên đốn đâu sóng đại dương hình thành”
Các nhà nghiên cứu Đại học California Los Angeles, với Claus Ropers đến từ Viện Quang học phi tuyến Quang phổ học xung ngắn Max Born Berlin, vừa nhìn thấy
sóng đơn độc hệ quang tính, chúng soi ánh sáng lên cách thức sóng hình thành đại dương
Sự phân bố khác thường
(25)những sóng đơn độc tạo có biên độ cao so với mong đợi từ phân bố Gauss bình thường
Để hiểu rõ kết quả, nhà nghiên cứu lập mơ hình truyền xung số sử dụng phương trình Schrưdinger phi tuyến Hình là, với sợi tinh thể photon tính làm lệch tần số cách khác nhau, sóng nhiễu có hội cộng gộp với xung làm cho rộng Ngay điều xảy ra, phần xung tách thành soliton – loại xung sóng đặc biệt chống lại việc có hình dạng biến đổi truyền cân tác dụng phân tán tính chất sợi quang Nhận phần lớn lượng xung có phổ tần số rộng, soliton lên khỏi đồn xung dạng sóng đơn độc Toán học tương tự
Làm sóng tương tự với sóng đại dương ? Giống hệt sợi quang photon tính, đại dương mơi trường phi tuyến Nó có nhiều nhiễu loạn, tạo ra, số thứ khác, bắn phá gió “Tốn học mơ tả sản sinh sóng quang học giống với tốn học mơ tả sóng nước biển sâu”, Solli nói
Cho đến nay, để kiểm tra xem sóng đơn độc thật có tạo chế hay không, nhà khoa học phải tìm phương pháp đo xác thơng số phương trình Schrưdinger phi tuyến – độ phi tuyến tán sắc – cho đại dương bao la
Jon Cartwright (physicsworld.com, 14/12/2007)
Công bố synchrotron cỡ nhỏ
Nguồn phát xạ synchrotron đủ nhỏ để lắp vừa phịng thí nghiệm trường đại học xây dựng Anh Thay dựa máy gia tốc hạt kích thước sân bóng đá, thiết bị sử dụng laser cường độ cao để gia tốc electron đến gần tốc độ ánh sáng Những electron lượng cao sau sử dụng để tạo chùm xạ điện từ dùng cho nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tính chất hóa học chất đa dạng chất bán dẫn hay tế bào sống
Các synchrotron truyền thống, Diamond Anh Soleil Pháp, thật lớn tổ hợp máy gia tốc đắt tiền phát chùm lượng cao hạt tích điện điện trường từ trường Các hạt sau cho truyền qua dãy nam châm mạnh – gọi “bộ uốn sóng” – làm cho hạt phát chùm xạ mạnh bước sóng xác trải từ terahertz đến phần tia X phổ điện từ
Máy gia tốc để bàn
(26)một số nhà vật lí phát triển máy gia tốc “để bàn” sử dụng phịng thí nghiệm điển hình trường đại học
Cơng nghệ máy gia tốc cỡ nhỏ hứa hẹn bao gồm việc bắn xung laser cường độ mạnh vào plasma Khi xung truyền qua plasma, kéo electron kế cận khỏi hạt nhân nguyên tử tích điện dương, tạo điện trường lớn đường rẽ xung “Trường rẽ” gia tốc electron lên lượng cao không gian vài cm
Nay Dino Jaroszynski thuộc Đại học Strathclyde Anh, với đồng Đại học Friedrich-Schiller Jena, Đức, Đại học Stellenbosch Nam Phi người phối hợp máy gia tốc trường rẽ plasma điều khiển laser với uốn sóng chế tạo nguồn phát cỡ nhỏ xạ synchrotron Từ terahertz đến tia X
Máy gia tốc trường rẽ đội nghiên cứu gia tốc electron lên GeV, lượng tạo xạ synchrotron tia X với dải tần hẹp Hơn nữa, bước sóng xạ điều chỉnh từ hồng ngoại xa (tần số terahertz) đến tia X cứng đơn giản cách thay đổi lượng chùm electron (Nature Physics doi:10.1038/nphys811)
Dụng cụ tạo xung xạ kéo dài femto giây (10-15s), khiến cho có ích cho nghiên cứu q trình hóa học xảy cấp độ thời gian ngắn
Synchrotron Strathclyde nằm vừa phịng thí nghiệm nhỏ
(27)nói với physicsworld.com Các nhà nghiên cứu chế tạo laser electron tự “để bàn” (FEL) sử dụng kĩ thuật họ, ứng dụng thách thức nhiều
“Cơng trình có triển vọng, cộng đồng khoa học chờ đợi loại chứng để tiềm to lớn máy gia tốc laser cỡ nhỏ”, theo lời Antoine Rouse, người đứng đầu nhóm nghiên cứu Phịng Thí nghiệm Quang học Ứng dụng Palaiseau, Pháp
Belle Dumé (physicsworld.com, 14/12/2007)
Sự dẫn điện cấu trúc ADN
Các nhà vật lí Nhật vừa thu hiểu biết thật quan trọng cách thức ADN hành xử giống vật dẫn điện Khám phá họ giúp mang lại hiểu biết tốt vai trò dẫn điện cách thức tế bào sống phát sửa chữa ADN bị hỏng cuối dẫn đến sợi ADN dùng công nghệ “điện tử học phân tử” tương lai
Các nhà sinh lí học hiểu rõ cách thức electron dẫn ADN dẫn điện cho chế quan trọng nhờ enzym tổ chức lại ADN hỏng mà khơng sửa chữa dẫn tới ung thư Một số nhà khoa học tin dẫn điện qua ADN bảo vệ hệ gen số sinh vật cách truyền hư hỏng hóa chất ơxi hóa gây đến vị trí định nhiễm sắc thể, nơi hư hỏng gây tổn hại
Các mạch điện tử nhỏ xíu
Một hiểu biết tốt dẫn điện đưa đến dạng ADN có tính chất thích hợp cho ứng dụng điện tử học ADN viên gạch cấu trúc hấp dẫn cho mạch điện tử nhỏ xíu có khả gắn vào kiểu mẫu quan hệ phức tạp cần thiết cho việc lắp ráp linh kiện điện tử
Không sau cấu trúc xoắn kép ADN Watson Crick mở vào năm 1953, nhà khoa học nghi ngờ phân tử dẫn điện Đấy bazơ chuỗi xoắn kép có xu hướng giống graphite – chất dẫn điện tốt Cũng khoảng thời gian đó, Leon Brillouin đề xuất xương sống ADN, khơng phải bazơ, có khả dẫn điện cấu trúc tuần hồn
Trong tính dẫn điện ADN nghiên cứu nhiều kĩ thuật đa dạng, đa số thí nghiệm tập trung vào việc tìm hiểu dẫn theo cụm bazơ thu kết mâu thuẫn Những chế dẫn khác hay chế dẫn bổ sung – ví dụ dẫn xương sống Brillouin – bị đa số bỏ qua
Nay Tetsuhiro Sekiguchi thuộc Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Nhật Bản Hiromi Ikeura-Sekiguchi trung tâm nghiên cứu AIST người đo cách thức electron chuyển động qua xương sống ADN kĩ thuật gọi quang phổ kế Auger cộng hưởng ((Phys Rev Lett 99 228102)
Phân hủy Auger đặc biệt
(28)này gần vị trí kích thích chúng, electron khác có phân bố lượng định biểu “phân hủy Auger đặc biệt” phát khỏi vật mẫu Tuy nhiên, electron kích thích dẫn dọc theo xương sống, electron phát có phân bố lượng phù hợp với “phân hủy Auger bình thường”
Bằng cách so sánh cường độ tương đối electron Auger phân hủy đặc biệt bình thường, đội nghiên cứu xác định thời gian cần thiết cho electron chuyển động khỏi nguyên tử phôtpho tham gia vào dẫn – gọi thời gian tách khu biệt hóa
Cái họ tìm thấy electron xương sống tách khu biệt hóa femto giây (10-15s) ADN ướt Những kết ngụ ý chuyển động electron xương sống ADN nhanh gấp 1000 lần bazơ lắp ráp nhân
Bằng chứng dẫn điện dọc theo xương sống giúp hịa giải kết dường mâu thuẫn nhiều nghiên cứu cụm bazơ dẫn điện Thật vậy, kết cho thấy việc tập trung vào tác động lẫn electron truyền qua xương sống bazơ lắp ráp quan trọng việc tìm hiểu dẫn điện ADN
André Brown (physicsworld.com, 17/12/2007)
Tinh thể lượng tử bẻ cong ánh sáng xung quanh góc
Các nhà vật lí Mĩ vừa chế tạo dẫn sóng ba chiều thật tinh thể lượng tử, cho phép ánh sáng truyền qua chỗ uốn nhọn Đây bước tiến tới mạch tích hợp quang học laser ngưỡng thấp
Một tinh thể lượng tử chứa vùng có chiết suất cao thấp xen kẽ đặn Cấu trúc tạo “dải khe lượng tử” giữ lại ánh sáng có tần số định cho ánh sáng có tần số khác qua
Một lợi tính chất tinh thể lượng tử giam giữ ánh sáng truyền dọc theo hành trình định trước bên dẫn sóng Những dẫn sóng dùng để xử lí tín hiệu quang truyền thơng, đóng vai trị hộp laser nhỏ cần cơng suất thấp để khởi phát laser Thật không may, gần tồn dẫn sóng chế tạo từ trước đến hai chiều, người ta đạt tới phương pháp chế tạo dẫn sóng ba chiều chỗ bên dẫn sóng ba chiều với kích thước cho dụng cụ hữu dụng chế tạo
Vạch giới hạn
Paul Braun đồng trường đại học Illinoise Urbana Champaign vừa khai phá trình linh hoạt cho dẫn sóng tinh thể lượng tử ba chiều chế tạo cách sử dụng laser hội tụ để vạch
(29)tự ngọc mắt mèo – tinh thể lượng tử tự nhiên tiếng gồm silicon chiết suất cao rải rác gói khơng khí chiết suất thấp Với cấu trúc này, sau họ thêm vào dung dịch monomer quét tiêu điểm chùm laser điều tiêu vùng dẫn sóng mong muốn làm cho monomer liên kết với hình thành nên polymer Với vùng lúc bị bao vây, nhà nghiên cứu lấp đầy phần lại cấu trúc silicon tách khỏi cầu silic ban đầu axit
Ảnh chụp qua kính hiển vi quét điện tử đặc trưng tinh thể lượng tử ba chiều, nhóm Braun tạo
(a) Một cấu trúc tinh thể lượng tử ngọc mắt mèo tạo ra, (b) nhóm Braun quét tiêu điểm laser vùng sóng dẫn để trùng hợp dung dịch monomer (c) Sau họ lấp đầy
phần cịn lại không gian cấu trúc với silicon, (d) cuối tháo bỏ cấu trúc ban đầu axit
Tồn q trình để lại tinh thể lượng tử “ngọc mắt mèo nghịch” chứa dẫn sóng polymer, suốt ánh sáng hồng ngoại gần, có đặc trưng phân giải 100 nm Để kiểm tra hoạt động, nhà nghiên cứu chế tạo dẫn sóng có hai chỗ uốn nhọn nhận thấy có ánh sáng với bước sóng 1,48 µm – tương ứng với độ rộng khe lượng tử chất – truyền qua dẫn sóng
Nhóm Braun phát biểu phương pháp họ đưa đến dụng cụ điều khiển photon không gian ba chiều
(30)Đơn vị ampere định nghĩa electron
Có thể sớm có phương pháp xác nhằm định nghĩa đơn vị chuẩn dòng điện, ampere, nhờ dụng cụ điện tử nhỏ xíu nhà vật lí Phần Lan Mĩ chế tạo Đội nghiên cứu, Jukka Pekola thuộc Đại học Công nghệ Helsinki đứng đầu, vừa chế tạo transistor đơn electron chuyển điện dao động thành dòng điện xác
Ampere, volt ohm ba đơn vị điện học Trong nhà vật lí nghĩ định nghĩa vi mô đại volt ohm – tương ứng qua phép đo điện Josephson điện trở Hall lượng tử - đa số phép đo xác ampere thực mẫu tinh lọc kĩ thuật phát triển kỉ thứ 19
Ngày nay, ampere định nghĩa dòng điện mà chạy hai vật dẫn song song cách mét tác dụng lực định hai vật dẫn Đây phép đo vĩ mô liên quan đến cấu trúc hình học vật dẫn – yếu tố làm hạn chế độ xác phép đo
Đo dịng điện nhỏ xíu
Thay vậy, nhà vật lí thích định nghĩa đơn vị ampere cách tạo nguồn sinh dòng điện xác có khả phân phát electron thời điểm Mặc dù nhà nghiên cứu cố gắng chế tạo dụng cụ đơn electron để định nghĩa lại đơn vị ampere, khơng có thành cơng việc phát dịng electron nhỏ tỏ khó khăn
Nay Pekola đồng vừa chế tạo transistor đơn electron dùng để khắc phục vấn đề (Nature Physics doi: 10.1038/nphys808) Dụng cụ họ gồm đảo dẫn nhỏ nối với hai tiếp giáp đường hầm Các electron chạy vào đảo qua tiếp giáp chạy qua tiếp giáp Dụng cụ có điện cực cổng dùng để điều khiển dịng electron qua đảo cách đặt vào điện
Mỗi tiếp giáp đường hầm chứa lớp cách điện mỏng, qua electron chui hầm lượng tử Các tiếp giáp nhỏ nên lực đẩy điện electron ngăn không cho nhiều electron chui hầm thời điểm – tạo dụng cụ đơn electron
Lạnh đến 0,1 K
Dụng cụ làm lạnh tới 0,1 K để giảm nhiễu nhiệt đội nghiên cứu thiết đặt hiệu điện không đổi đảo tiếp giáp Một điện dao động đưa vào điện cực cổng Số lượng electron xác qua dụng cụ chu kì dao động xác định biên độ giá trị trung bình điện cổng
Dụng cụ chạy qua dụng cụ đơn giản số electron chui hầm chu kì cổng nhân với điện tích electron tần số điện cổng Tần số cổng số electron chu kì xác định điện tích electron cố định – có nghĩa dụng cụ nguồn sinh dịng điện xác
(31)ra “bơm đo dòng điện” dùng cho định nghĩa đơn vị ampere Ơng nói với physicsworld.com thiết bị ơng chế tạo cách đặt 10 dụng cụ song song nhau, phân phối dòng điện khoảng 100 pA, dòng đủ lớn để đo
“Dụng cụ cổng đơn giản dễ hoạt động dễ đặt nhiều dụng cụ song song nhằm tạo dòng điện lớn hơn”, Pekola nói “Mức dịng điện nhỏ hạn chế việc chế tạo bơm dòng điện đơn electron khứ”
Biểu đồ dòng điện đo với transistor đơn electron Tần số cổng 20 MHz dòng điện tăng theo bậc 3,2 pA biên độ điện cổng tăng lên
Tam giác đo lường lượng tử
Dụng cụ giúp khép kín gọi “tam giác đo lường lượng tử” liên hệ dòng điện, hiệu điện điện trở Hiệu điện đo hiệu ứng Josephson xoay chiều, cịn điện trở liên hệ qua hiệu ứng Hall lượng tử Cả hai mối quan hệ bao gồm hai số lượng tử – số Planck h điện tích electron Bơm đo dịng điện cho phép nhà vật lí liên hệ dòng điện trực tiếp với tần số
“Kết trơng thật hấp dẫn có lẽ quan trọng thu hứa hẹn mang lại phương pháp xác thực để chế tạo dụng cụ xác vừa bơm nhiều electron chu kì vừa đặt song song nhau”, Ian Robinson Phịng thí nghiệm Vật lí quốc gia Anh nói Robinson nghiên cứu “cán cân watt” góp phần thiết đặt giá trị h e định nghĩa đơn vị SI kilogam ampere Thiết bị sử dụng hiệu ứng Josephson hiệu ứng Hall lượng tử để đo dòng điện với sai số khoảng x 10-8 “Kĩ thuật mô tả cải tiến thêm triệu lần trước đạt tới mức x 10-8, tỏ thật hứa hẹn”, ơng nói thêm
(32)Phát siêu trao đổi mạng quang
Các nhà vật lí Đức Mĩ người nhìn thấy tương tác siêu trao đổi spin nguyên tử mạng lưới quang Siêu trao đổi dẫn đến từ tính nhiều chất – số chất siêu dẫn nhiệt độ cao – đội nghiên cứu tin kĩ thuật họ làm sáng tỏ tính chất điện từ chất
Siêu trao đổi tương tác thường xảy spin electron chất kết tinh Không giống tương tác trao đổi quen thuộc hơn, tương tác ảnh hưởng tới electron đủ gần để có hàm sóng lượng tử chồng lấn lên nhau, siêu trao đổi khơng địi hỏi chồng lấn Thay vậy, tương tác có sở nằm “bước nhảy ảo” electron từ vị trí mạng sang vị trí mạng khác Đây trình lượng tử nhờ electron “chui hầm” qua vùng phân cách vị trí mạng lân cận gia nhập vào với láng giềng nó, electron hay láng giềng nhảy trở lại thời điểm sau
Khả điều xảy bị chi phối định hướng tương đối spin electron Kết siêu trao đổi có nguyên nhân spin electron lân cận hướng theo hướng, ngược hướng nhau, tùy thuộc vào thành phần chi tiết chất
Hình minh họa mạng chiều giếng đôi Bloch đồng sử dụng để quan sát siêu trao đổi Trong hình biểu diễn này, giếng đơi chứa nguyên tử spin up (quả cầu màu hổ
(33)10 000 giếng đôi
Hiện nay, Immanuel Bloch thuộc Đại học Johannes Gutenberg Đức với nhà nghiên cứu Đại học Harvard Đại học Boston Mĩ vừa quan sát thấy siêu trao đổi mạng quang nguyên tử rubdium cực lạnh (Sciencexpress) Đội nghiên cứu bắt chéo vài chùm tia laser để tạo 10.000 giếng đôi giống hệt nhau, giếng chứa hai nguyên tử Các giếng đôi xếp thành đường thẳng tạo thành mạng lưới chiều
Mạng thiết lập cho cặp nguyên tử có spin chúng định hướng ngược – kiểu xảy chất phản sắt từ Sau đó, đội nghiên cứu điều chỉnh laser để giảm hàng rào cặp nguyên tử Điều làm cho khả chui hầm giếng dễ xảy hơn, làm tăng cường độ tương tác trao đổi
Sau đội nghiên cứu quan sát spin nguyên tử phản ứng với thay đổi Trong họ khơng thể theo dõi ngun tử một, họ đo hướng trung bình spin mặt phải mặt trái giếng đôi
Các spin dao động
Hướng spin nhìn thấy dao động tới lui giếng Ví dụ, nguyên tử giếng bên trái bắt đầu spin up giếng bên phải spin down khoảng 25 ms sau giếng bên trái chứa nguyên tử spin down giếng bên phải chứa nguyên tử spin up Đội nghiên cứu khẳnh định quan sát phù hợp với lí thuyết siêu trao đổi căp nguyên tử
Bloch đồng thay đổi siêu trao đổi ghép đôi từ phản sắt từ sang sắt từ - spin cặp nguyên tử lân cận hướng chiều – cách nâng phía giếng đơi tương đối so với phía bên
Bloch nói với physicsworld.com đội nghiên cứu hi vọng mở rộng kĩ thuật họ để tạo mạng quang hai chiều Mạng sử dụng cho nghiên cứu phạm vi rộng hệ từ tính kì lạ, kể hệ có tương tác phản sắt từ dọc theo trục có tương tác sắt từ dọc theo trục khác
Những mạng quang dùng để mang lại nhìn thấu đáo vào số chất siêu dẫn nhiệt độ cao biết có tính chất từ liên quan tới siêu trao đổi Những chất gồm lớp hai chiều ngăn nắp, mạng quang hai chiều có ích việc tìm hiểu tương tác dẫn đến siêu dẫn
Bloch tin khả tinh chỉnh tương tác siêu trao đổi nguyên tử mạng quang sử dụng để tạo thành phần lơgic cho máy tính lượng tử
(34)Thành lập trung tâm vũ trụ học Anh
Trung tâm Vũ trụ học Lí thuyết, “trung tâm quốc tế” thu hút nhà vũ trụ học trẻ lớn tuổi trả lời câu hỏi lớn vũ trụ, vừa thành lập Đại học Cambridge Anh ngày hôm qua Sự kiện đánh dấu việc khánh thành tượng bán thân Stephen Hawking, người thiết lập trung tâm
Tượng bán thân Stephen Hawking
Một số khám phá vật lí học thực Cambridge, có khám phá Isaac Newton, James-Clerk Maxwell Paul Dirac Nhưng, phát biểu lễ thành lập, Hawking nói khám phá tương lai cần nỗ lực toàn cầu số nhà vật lí “Trong vài thập niên vừa qua, khoa học trở thành hoạt động quốc tế”, ơng nói “Vũ trụ học lí thuyết đánh giá lạc quan thế”
Hawking tiếp tục tổng kết câu hỏi lớn tồn vũ trụ học là: “Vũ trụ bắt đầu ? Cái “khơi mồi” Big Bang ? Vật chất tối lượng tối ? Các định luật vật lí xác lập ? Cái định tương lai chúng ta?”
(35)Bức tượng bán thân, nhà điêu khắc cố người Anh Ian Walters sáng tạo – người tiếng với tượng đài Nelson Mandela đặt Quảng trường Quốc hội, London – cắt băng khánh thành Alison Richard, phó hiệu trưởng Đại học Cambridge Cao chừng nửa mét, chân dung đương thời với nét trầm tĩnh đặc trưng ơng nhìn qua phịng
Tiếp sau lời giới thiệu Hawking phát biểu vắn tắt ba nhà vật lí xuất chúng: George Smoot, người nhận giải Nobel vật lí hồi năm ngoái cho khám phá bất đẳng hướng xạ vi sóng vũ trụ; Franck Wilczek, người nhận giải Nobel năm 2004 cho khám phá tự tiệm cận lí thuyết tương tác mạnh; Katsuhiko Sato, cựu giám đốc Trung tâm nghiên cứu Vũ trụ Sơ khai Đại học Tokyo, Nhật Bản
Smoot, người gần thành lập trung tâm vũ trụ học riêng ông Đại học California Berkeley, Mĩ, nói: “Trong khứ, hợp tác với tư cách cá nhân, tương lai hợp tác với tư cách trung tâm”
Jon Cartwright (physicsworld.com, 20/12/2007)
Nền vật lí Mĩ chịu cắt giảm ngân sách
Nước Mĩ vừa giảm bớt tiền tài trợ cho Máy gia tốc Thẳng quốc tế (ILC) 75% ngân sách cho năm 2008 cuối trí Ban quản trị Đảng Cộng hịa cầm quyền Đảng Dân chủ Luật ngân sách mới, tổng thống Mĩ George W Bush kí vào hơm 31/12, chứng kiến cảnh 200 nhà khoa học Phịng thí nghiệm Máy gia tốc quốc gia Fermi (Fermilab) bị chỗ làm Tài trợ cho thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế ITER, tổ hợp xây dựng Pháp, bị cắt
Sau 11 tháng tranh cãi đảng phái trị, thỏa hiệp ngân sách cấp cho Phòng Khoa học thuộc Bộ Năng lượng, quan tài trợ cho phần lớn vật lí Mĩ, 4.02 tỉ đơla cho năm tài bắt đầu vào tháng 10 – tăng 2,6% so với năm 2007 thấp 504 triệu đôla so với yêu cầu ban đầu Ban quản trị “Ngân quỹ thấp nhiều so với yêu cầu nên có cắt giảm đau đớn kế hoạch nghiên cứu”, theo lời Kei Koizumi, nhà phân tích ngân sách Hội Liên hiệp Mĩ Sự tiến Khoa học
Ngành vật lí nhiệt hạch chịu thiệt hại nhiều
Ngành vật lí lượng cao vướng phải gánh nặng cắt giảm, giảm 8.5% xuống 688 triệu đôla Nghiên cứu nhiệt hạch hạt nhân chịu cú sốc lớn hơn, giảm 10.2% xuống 267 triệu đơla so với năm ngối
(36)tiếp ngành vật lí hạt sau Máy Va chạm Hadron Lớn CERN Tiền tài trợ giảm từ 60 triệu xuống cịn 15 triệu đơla Nhưng Fermilab chi mạnh kể từ bắt đầu năm tài cho dự án, nên việc chi thêm cho ILC coi không Tiền tài trợ cho xây dựng ban đầu thí nghiệm neutrino NOVA Fermilab bị cắt “Thật địn chí mạng”, giám đốc Fermilab, Pier Oddone, nói
Phịng thí nghiệm vật lí hạt Fermilab Mĩ: Cơ quan sa thải 200 nhân viên cắt giảm ngân sách Sa thải lâm nợ
(37)boson Higgs trước bị đóng cửa lịch định vào năm 2009, để đảm bảo Fermilab tiếp tục có đóng góp quan trọng cho ngành vật lí hạt sau “Chúng tơi có kế hoạch khổ hạnh để giải vấn đề đó”, người phát ngơn Fermilab, Judith Jackson, nói
ILC dự án quốc tế chịu cắt giảm ngân sách Đóng góp Mĩ cho Lò phản ứng thực nghiệm Nhiệt hạch hạt nhân quốc tế (ITER) giảm xuống số không so với số lượng yêu cầu 160 triệu đôla, ngân quỹ có 10,72 triệu đơla dành cho nghiên cứu phát triển Mĩ dự án Văn kiện ngân sách thêm cảnh báo “tài trợ có lẽ khơng tái lập chương trình từ hoạt động khác nội Khoa học Năng lượng Nhiệt hạch để phục hồi đóng góp Mĩ cho ITER”
Tác động lên tiến triển ITER có lẽ tương đối nhỏ “Tơi khơng cho có trì hỗn lớn”, Koizumi nói, “vì đối tác khác chi trả phần lớn chi phí xây dựng, vừa đối mặt với số chậm trễ” Tuy nhiên, việc cắt giảm tài trợ ITER có cơng dụng: cho phép ba tổ hợp nhiệt hạch Mĩ – DIII-D San Diego, Alcator C-Mod trung tâm nhiệt hạch khoa học plasma MIT, Thí nghiệm vịng cầu quốc gia Phịng thí nghiệm Vật lí plasma Princeton, tài trợ gần với mức yêu cầu chúng
Dự luật ngân sách đặt nhà vật lí Mĩ vào lối tiến ác nghiệt Một năm bắt đầu với niềm hi vọng lớn việc tăng thêm quỹ tài trợ kết thúc với thông báo gần tuyệt vọng đến vài ngày sau nước Anh loan báo họ có kế hoạch rút khỏi ILC
Peter Gwynne (physicsworld.com, 21/12/2007)
Những kiện vật lí bật năm 2007
Năm 2007 năm máy tính lượng tử “thương mại” tiết lộ, năm nhộn nhịp nghiên cứu trạng thái siêu rắn vật chất Các nhà thiên văn cải thiện hiểu biết vũ trụ việc tập trung vào nguồn gốc tia vũ trụ lượng cực cao mang lại đồ tốt từ trước đến lượng tối Vũ trụ Trong giải thưởng Nobel Vật lí – trao cho khám phá tượng từ trở khổng lồ - chứng minh làm đầu tư cho nghiên cứu dẫn đến tiến nhanh chóng cơng nghệ, năm 2007 kết thúc với ý chua chát hướng tới số nhà vật lí Mĩ Anh phải đối mặt với cắt giảm đáng kể nguồn tài trợ cho nghiên cứu họ
1 Tháng 1: Lập đồ vật chất tối
(38)tiên phân bố vật chất tối Nó cho thấy vũ trụ tràn ngập sợi vật chất tối phân cắt thiên hà cấu trúc chủ yếu khác – tăng thêm sức nặng cho lí thuyết cho vũ trụ có lực hút hấp dẫn vật chất tối cấu trúc Tháng 2: Công bố kế hoạch xây dựng Máy gia tốc Thẳng quốc tế
Vào tháng 2, nhóm nhà vật lí quốc tế phác thảo thiết kế họ cho Máy gia tốc Thẳng quốc tế (ILC) đề xuất ILC xây dựng xong vào khoảng năm 2019 nhằm tìm kiếm boson Higgs, hạt “siêu đối xứng” lạ kì tìm hiểu chất lượng tối vật chất tối Cỗ máy dài 31 km tổ hợp lớn sau Máy Va chạm Hadron Lớn vào hoạt động CERN vào năm 2008 ILC tiêu tốn đến 15 tỉ đôla để xây dựng cộng tác quốc tế thật quan trọng thành cơng Thật buồn, hợp tác bắt đầu tan vỡ cuối năm 2007, với việc nước Anh rút lại tài trợ cho LHC hồi tháng 12 Tình hình trơng chẳng Mĩ, nơi ngành vật lí hạt nói chung phải chịu cắt giảm đáng kể nguồn tài trợ
3 Tháng 3: Graphene có chiết suất âm
Graphene chất chiết suất âm hai số đề tài nóng vật lí học năm 2007 Cho nên, thật khơng có ngạc nhiên hồi tháng 3, đội nhà nghiên cứu tiến tới đề xuất liên hệ đề tài trước chẳng có liên quan Theo tính tốn nhà vật lí thực hiện, graphene dùng cho chế tạo thấu kính nhỏ xíu làm hội tụ electron qua khúc xạ âm Graphene, cacbon dày nguyên tử, làm mưa gió năm 2007 – kể hồi tháng nhà vật lí giải “bí ẩn thành phần pi cịn thiếu” dung hịa độ dẫn điện đo chất liệu với giá trị mà lí thuyết tiên đốn Tháng 4: Khơng có hạt neutrino thứ tư
Vào tháng 4, nhà vật lí nghiên cứu thí nghiệm MiniBooNE Fermilab Mĩ bác bỏ kết gây hoang mang đe dọa hủy hoại Mơ hình Chuẩn vật lí hạt Đội nghiên cứu xác nhận tự nhiên có ba loại neutrino – khơng có loại thứ tư đề xuất thí nghiệm thực hồi năm 1995 Phịng thí nghiệm quốc gia Los Alamos
Hồi cuối năm nay, ỏ Italy, tồn hạt gây tranh cãi khác đưa vào vòng nghi vấn đội nghiên cứu khẳng định khám phá Tháng năm 2006, nhà vật lí thí nghiệm PVLAS chiếu chùm laser qua từ trường mạnh trông thấy phân cực chùm tia quay Lúc đó, nhiều nhà vật lí cho hạt cực nhẹ ghép đôi với photon chùm tia xem dấu hiệu báo trước lờ mờ “axion” Tuy nhiên, vào tháng năm 2007, đội nghiên cứu báo cáo quay khả kiến nhân tạo liên quan tới cách thức tiến hành thí nghiệm
5 Tháng 5: Ngành vật lí tiễn biệt nhà tiên phong polymer
(39)Năm 2007, cộng đồng vật lí nhà vật lí hạt Wolfgang Panofsky, giám đốc sáng lập Máy gia tốc Thẳng Stanford (SLAC) California nhà vũ trụ học Ralph Alpher, người có tính tốn tiên phong củng cố cho quan niệm Big Bang
6 Tháng 6: Máy Va chạm Hadron Lớn không kịp hoạt động năm 2007 ILC dự án “nền vật lí lớn” chịu trì hỗn năm 2007 Hồi tháng 3, nhà khoa học tiến hành phép kiểm tra sơ nam châm tứ cực dùng cho Máy va chạm Hadron Lớn (LHC) CERN chứng kiến thất bại nghiêm trọng cấu trúc trụ đỡ nam châm bị phá vỡ Kết thất bại hồi tháng 6, CERN công bố cỗ máy trị giá 6,3 tỉ bảng không khởi động năm 2007 lịch định Thay vậy, thí nghiệm vật lí hạt lớn giới bỏ qua “phép chạy thử kĩ thuật” trông đợi hoạt động vào cuối tháng đầu tháng năm 2008 với mục tiêu bắt đầu thu thập liệu hai tháng sau
7 Tháng 7: Thêm khám phá trạng thái siêu rắn
Bằng chứng có sức thuyết phục cho trạng thái siêu rắn vật chất xuất hồi năm 2004, nhà vật lí Mĩ Moses Chan Eun-Song Kim ý thấy phần nhỏ mẫu helium-4 rắn bắt đầu hành xử giống chất lỏng nhiệt độ thấp Các thí nghiệm tiếp sau đặt nghi vấn hiệu ứng có nguyên nhân khoảng trống mạng chất rắn hóa đặc thành siêu chất lỏng, dẫn tới bão nghiên cứu thực nghiệm lí thuyết Vào tháng 7, nhà lí thuyết nêu lời giải thích cuối cho siêu chất rắn – nguyên tử chảy theo chỗ hỏng cấu trúc helium rắn Vào tháng 6, Chan trạng thái siêu rắn xuất tinh thể đơn, chúng bác bỏ khả nguyên tử chảy theo ranh giới hạt bên helium rắn
8 Tháng 8: Kế hoạch làm dừng ánh sáng
Các nhà vật lí ln ln xem xét thử thách mơ tới phương pháp làm chậm hay “làm dừng hẳn” ánh sáng trò tiêu khiển phổ biến năm 2007 Hồi tháng 8, nhà vật lí Israel đạt tới phương pháp lưu trữ hình ảnh hai chiều chất khí ngun tử thời gian lên tới µs Đội nghiên cứu sử dụng kĩ thuật laser gọi suốt cảm ứng điện từ (EIT), thu đươc thời gian lưu trữ lâu gấp 1000 lần so với kỉ lục trước Vào tháng 12, nhà vật lí Mĩ tiết lộ phương pháp đơn giản “lưu trữ” xung ánh sáng chất cách chuyển hóa chúng thành sóng âm, phương pháp sử dụng hai laser mẫu sợi cáp quang chuẩn
9 Tháng 9: Tiến máy tính lượng tử
(40)Trong đa số nhà vật lí đồng ý lúc máy tính lượng tử trở thành thực, hồi tháng 4, cơng ti nhỏ Canada tên D-Wave phát biểu xây dựng máy tính lượng tử thương mại giới Tuy nhiên, bị thuyết phục khẳng định công ti
10 Tháng 10: Các nhà tiên phong GMR giành giải Nobel
Vào tháng 10, giải Nobel Vật lí trao chung cho Albert Fert thuộc Đại học Paris-Sud Pháp Peter Grünberg thuộc Forschungszentrum Jülich Đức cho khám phá độc lập họ tượng từ trở khổng lồ hồi năm 1988 Được báo chí đặt cho mệnh danh “giải Nobel bên iPod bạn”, giải thưởng ghi nhận khám phá dẫn đến phát triển ngoạn mục lượng liệu lưu trữ ổ cứng máy vi tính cơng nghệ chuẩn tìm thấy hầu hết máy tính giới sử dụng số camera kĩ thuật số máy hát MP3
Fert Grünberg nhà tiên phong “công nghệ spin”, cơng nghệ sử dụng dụng cụ khai thác spin – điện tích – electron để lưu trữ xử lí thơng tin nhanh hiệu transistor Hồi tháng 8, nhà nghiên cứu Mĩ tiết lộ transistor hiệu ứng trường spin (spinFET) silicon, sử dụng hiệu điện đặt vào để điều khiển dòng electron phân cực spin Linh kiện bước tiến quan trọng hướng dụng cụ “công nghệ spin” thương mại
11 Tháng 11: Bí ẩn tia vũ trụ cuối giải
Các tia vũ trụ lượng cực cao phát thập niên 1960 nguồn gốc hạt tích điện tranh luận kịch liệt kể từ Vào tháng 11, nhà thiên văn sử dụng Đài quan sát Pierre Auger tạo dựng chứng tốt từ trước đến tia vũ trụ lượng cực cao chạm đến Trái Đất phát từ lỗ đen nằm tâm thiên hà láng giềng Đã giải bí ẩn nơi phát sinh tia vũ trụ này, nhà nghiên cứu hi vọng thu hiểu biết tốt xem xác hạt tích điện gia tốc đến lượng cao
12 Tháng 12: Các nhà khoa học Mĩ Anh đối mặt với cắt giảm quỹ tài trợ Các nhà vật lí Mĩ Anh có khả bước sang năm 2008 ảm đạm cắt giảm nguồn quỹ tài trợ cho nghiên cứu phủ họ cơng bố Ở Mĩ, ngành vật lí hạt nhiệt hạch chịu gánh nặng cắt giảm, với việc Mĩ giảm đáng kể tài trợ cho Máy gia tốc Thẳng quốc tế thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế ITER Ngồi ra, có tới 200 nhân viên Phịng thí nghiệm Máy gia tốc quốc gia Fermi (Fermilab) bị việc làm
Ngành vật lí hạt Anh chịu mát với việc Hội đồng Khoa học Công nghệ nước (STFC) rút lại tiền tài trợ cho ILC Nước Anh ngừng đầu tư cho thiên văn học tia gamma lượng cao, rút khỏi kính thiên văn Gemini dừng hẳn ủng hộ cho tổ hợp vật lí nghiên cứu Mặt Trời đặt mặt đất