Bản Tin Vật Lý tháng 11 - 2010 - Vinh danh giải Nobel

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

[email protected] Tháng 11 năm 2010

Nội dung: Trần Nghiêm – [email protected] Biên tập: Trần Triệu Phú – [email protected] Thiết kế: Bích Triều, Vũ Vũ Cùng một số Cộng tác viên khác

Trong bản tin có sử dụng hình ảnh và các bài dịch từ các tạp chí nổi tiếng Physics World, Nature Physics, New Scientist, cùng một số tạp chí khác.

Nội dung Graphene giành giải Nobel Vật lí 2010 ........................................................................... 1 Tủ lạnh nhỏ nhất thế giới ............................................................................................. 4 Trung Quốc phóng tàu thám hiểm mặt trăng thứ hai ..................................................... 6 Tách li, thu giữ và chụp ảnh từng nguyên tử Rubidium 85 .............................................. 8 Gió mặt trời có mang năng lượng đến cho Trái đất? ..................................................... 10 Tàu cao tốc vũ trụ giăng buồm trong không gian ......................................................... 11 Nhà vật lí đạt giải Nobel 2010 từng là một sinh viên ‘loại B’ .......................................... 13 Chế tạo thành công một họ tinh thể lỏng mới .............................................................. 14 Lần đầu tiên các nhà khoa học tạo ra được chất lỏng siêu chảy không ma sát ............... 16 Vật chất tối có tạo nên các ngôi sao lạ? ...................................................................... 17 Phát hiện có nước trên một tiểu hành tinh thứ hai ....................................................... 19 Hubble phát hiện vũ trụ sơ khai bị quá nhiệt ............................................................... 20 Phát hiện một hành tinh ngoài hệ mặt trời cỡ trái đất .................................................. 22 Graphene giúp nâng cấp phương pháp tán xạ Raman tăng cường bề mặt ..................... 23 Vén màn bí mật của sự sinh tơ ................................................................................... 25 Va chạm với tiểu hành tinh gây phá hủy tầng ozone .................................................... 26 Khí cầu Nam Cực phát hiện ra các tia vũ trụ lạ ............................................................ 28 Lần đầu tiên quan sát thấy trực tiếp một electron phóng thích khỏi nguyên tử .............. 29 Cấu trúc khổng lồ đầu tiên của vũ trụ ......................................................................... 30 Phonon chui hầm qua chân không .............................................................................. 32 Hỗn hợp ánh sáng và vật chất đầu tiên ....................................................................... 33 Phát hiện pulsar bí ẩn với sức mạnh tiềm ẩn ............................................................... 34 Lần đầu tiên quan sát thấy sự chào đời của các hạt nano ............................................. 35 Nghiên cứu ‘sự nhiễu’ trong dải ruy băng graphene ..................................................... 37 Làm thế nào ‘cân’ một ngôi sao từ vệ tinh của nó? ...................................................... 38 Benoît Mandelbrot: Cha đẻ của hình học fractal qua đời ............................................... 39 Phỏng vấn nhà tiên phong lượng tử Anton Zeilinger ..................................................... 40 Trong tự nhiên, số 1 luôn chiếm ưu thế ...................................................................... 43 Phát hiện một vùng ấm áp, kì lạ trên một hành tinh ngoại ........................................... 45 Lần đầu tiên chụp ảnh trực tiếp các đơn cực từ ........................................................... 47 Các nguyên tử nặng sắp va chạm tại LHC .................................................................... 49 Phát hiện thiên hà xa xôi nhất từ trước đến nay .......................................................... 50 Bức xạ Hawking trong phòng thí nghiệm ..................................................................... 52 Tinh thể lỏng chảy thành dòng ................................................................................... 54 Nghiên cứu mới nhất về graphene có thể dẫn tới các cải tiến cho tai nghe bluetooth và các dụng cụ khác ............................................................................................................. 56 Phát hiện các chất khí bất ngờ tại các rìa hố va chạm trên Mặt trăng ............................ 57 Thí nghiệm nhà bếp mô phỏng các lỗ trắng ................................................................. 58 Vĩnh biệt máy hát Walkman sau hơn 30 năm thịnh hành .............................................. 59 Nước Mĩ phê chuẩn dự án điện mặt trời lớn nhất thế giới ............................................. 60 LED trên đầu ngón tay ............................................................................................... 61 Đèn xanh cho đài thiên văn neutrino của Ấn Độ .......................................................... 63 Chất cách điện tô pô có thể giúp xác định các hằng số cơ bản ...................................... 64 Bạn có muốn lên sao Hỏa nhưng mãi mãi không về nữa? ............................................. 65 Ánh sáng siêu chảy là có thể ...................................................................................... 67 Xúc tiến xây dựng hệ SI mới ....................................................................................... 69

Du lịch vũ trụ có thể có tác động lớn đối với khí hậu .................................................... 70 Hướng tới hiểu rõ hơn về graphene lớp đôi ................................................................. 72

Từ con số không trở thành anh hùng: Những ý tưởng không tưởng làm chuyển biến thế giới

73

Bản tin Vật lý tháng 11/2010 __ Trang 1

Graphene giành giải Nobel Vật lí 2010

Giải Nobel Vật lí 2010 đã được trao

"Cho những thí nghiệm mang tính đột phá về chất liệu graphene hai chiều"

Vinh danh nhà vật lý Andre Geim và Konstantin Novoselov

Andre Geim

Sinh năm: 1958, Sochi, Nga

Nơi làm việc hiện nay: Đại học Manchester,

Manchester, Vương quốc Anh

Konstantin Novoselov

Sinh năm: 1974, Nizhny Tagil, Nga

Nơi làm việc hiện nay: Đại học Manchester,

Manchester, Vương quốc Anh

Ẩn sau Giải thưởng Nobel Vật lý của năm nay là một lớp bong mỏng của carbon thông thường, lớp này chỉ dày một nguyên tử. Andre Geim và Konstantin Novoselov đã chứng tỏ rằng carbon ở một dạng phẳng như vậy có các tính chất ngoại hạng phát sinh từ thế giới lượng tử vốn kì dị nhưng đầy bí ẩn.

Graphene là một dạng carbon. Là một chất liệu hoàn toàn mới – nó không những mỏng nhất mà còn bền nhất nữa. Là một chất dẫn điện, nó dẫn điện tốt như

đồng. Là một chất dẫn nhiệt, nó dẫn nhiệt tốt hơn mọi chất liệu đã biết khác. Nó hầu như hoàn toàn trong suốt. Carbon, cơ sở của mọi dạng sống đã biết trên trái đất, một lần nữa khiến chúng ta thật bất ngờ.

Geim và Novoselov đã trích ra graphene từ một miếng graphite, chất liệu tìm thấy trong các thỏi bút chì thông thường. Sử dụng băng dính kiểu bình thường, họ đã thu được lớp carbon bong ra với bề dày chỉ một nguyên tử. Kì công này được thực hiện vào


thời điểm khi mà nhiều người tin rằng những chất liệu kết tinh mỏng như vậy không thể nào bền được.

Tuy nhiên, với graphene, các nhà vật lí ngày nay có thể nghiên cứu một họ mới của các chất liệu hai chiều với những tính chất độc nhất vô nhị. Graphene làm cho các thí nghiệm có thể thực hiện được, mang lại những bước ngoặc mới cho các hiện tượng trong ngành vật lí lượng tử. Ngoài ra, còn có vô số ứng dụng có thể triển khai trong thực tế như việc chế tạo các chất liệu mới và sản xuất các thiết bị điện tử tân tiến. Transistor graphene được dự đoán về căn bản hoạt động nhanh hơn các transistor silicon hiện nay và mang lại những chiếc máy vi tính hiệu quả hơn.

Vì nó trong suốt và là chất dẫn tốt, nên graphene thích hợp cho việc sản xuất các màn hình cảm ứng trong suốt, các tấm phát sáng, và có lẽ cả tế bào quang điện.

Khi pha trộn với plastic, graphene có thể biến chúng thành chất dẫn điện, đồng thời làm cho chúng chịu nhiệt tốt hơn và bền về mặt cơ học. Tính chất này có thể khai thác trong những chất liệu siêu bền mới, đồng thời là những chất liệu nhẹ, mỏng và dẻo. Trong tương lai, các vệ tinh, máy bay, và xe hơi có thể được sản xuất từ những chất liệu composite mới như thế.

Hai nhà khoa học thắng giải Nobel đã làm việc chung với nhau trong một thời gian dài cho đến lúc này. Konstantin Novoselov, 36 tuổi, lần đầu tiên làm việc cùng Andre Geim, 51 tuổi, với tư cách là nghiên cứu sinh tiến sĩ ở Hà Lan. Sau đó, ông đã theo Geim đến Anh. Cả hai người ban đầu học tập và khởi nghiệp với vai trò nhà vật lí ở Nga. Hiện nay, cả hai đều là giáo sư tại trường Đại học Manchester.

Nguồn: NobelPrize.Org

Graphene - Chất liệu phẳng nhất thế giới

Giải Nobel Vật lí năm nay được trao cho Andre Geim và Konstantin Novoselov, cả hai đều là nhà vật lí gốc Nga hiện đang làm việc tại trường Đại học Manchester ở Vương quốc Anh, cho khám phá của họ về graphene.

Graphene là một kiểu tấm cấu tạo từ các nguyên tử cacbon liên kết với nhau theo kiểu hình lục giác tuần hoàn. Về cơ bản, nó là chất liệu hai chiều đầu tiên từng được chế tạo.

Việc là mảnh vật chất mỏng nhất thế giới chỉ là một trong nhiều tính năng đặc sắc của graphene. Nó còn là

chất liệu bền nhất từng được biết tới, bền hơn thép khoảng 100 lần. Vì một tấm graphene chỉ dày một nguyên tử, cho nên nó còn trong suốt, và do đó, có thể giữ vai trò nhất định trong sự phát triển của công nghệ hiển thị điện tử trong tương lai.

Một số đặc điểm hấp dẫn nhất của chất liệu này, nhìn từ quan điểm của các ứng dụng tương lai, phải kể đến các tính chất điện của nó. Dòng điện chảy nhanh qua graphene mà không bị thất thoát bao nhiêu năng lượng. Đặc điểm này, cùng với thực tế là nó tương đối dễ chế tạo, biến graphene thành một ứng cử viên để thay thế hoặc cải tiến các mạch tích hợp có đầy trong các máy vi tính của chúng ta ngày nay. Mạch điện tử này thường được chế tạo trên những miếng silicon chạm khắc nhỏ xíu chứa hàng tỉ transistor, mỗi transistor có thể tác dụng như một công tắc, lần lượt, ở vị trí ON hoặc OFF, có thể đặt là 0 hoặc 1 trong lôgic nhị phân mà các máy tính sử dụng để lưu trữ và xử lí thông tin. Các chip graphene có thể rẻ hơn, nhanh hơn, và dễ chế tạo hơn các chip silicon.

Một thứ đang làm chậm việc sử dụng graphene trong ngành điện tử là vì nó là một chất dẫn điện quá tốt. Để hoạt động như một công tắc, một transistor cần phải tắt và mở thật nhanh. Các chất bán dẫn thường được sử dụng trong transistor, do bản chất của chúng, có tính chất lưng chừng giữa dẫn điện và không dẫn điện.


Nghĩa là, bằng cách đưa vào một tín hiệu rất bé, chúng có thể cho phép một dòng điện đi qua (chỉ vị trí ON), hoặc không cho dòng điện đi qua (vị trí OFF). Graphene tinh khiết, chủ yếu là một chất dẫn điện tốt, không thể bật mở và tắt. Tuy nhiên, Geim và nhiều nhà khoa học khác tin rằng graphene có thể biến tính để giải quyết vấn đề này.

Một khám phá thực tế

Geim và Novoselov, cùng các đồng nghiệp của họ, đã khám phá ra graphene bằng một phương pháp rất khiêm tốn. Họ lấy một miếng băng dính và dán nó lên một miếng graphite, chất liệu dùng làm ruột bút chì. Băng dính làm tróc ra những mảng cacbon dày nhiều lớp. Nhưng bằng cách dùng đi dùng lại miếng băng dính, các mảng cacbon ngày một mỏng hơn có thể được bóc ra, trong đó có một số mảng cuối cùng chỉ dày có một lớp. Các ảnh chụp hiển vi đã xác nhận cái mắt người không thể nhìn thấy.

Graphene đôi khi được sánh với các ống nano cacbon, về cơ bản là những miếng graphene cuộn lại thành hình ống hút. Cả hai đều là chất dẫn nhiệt và dẫn điện rất tốt. Cả hai đều khá bền.

"Graphene là nền tảng cơ sở của mọi cấu trúc nano cacbon, bao gồm ống nano cacbon, fullerene, và vân vân, và nó đã trở thành chén thánh đối với cộng đồng nghiên cứu trong nhiều năm qua”, phát biểu của Mildred Dresselhaus, một nhà vật lí tại Viện Công nghệ Massachusetts và là một chuyên gia về những dạng thức khác nhau này của cacbon. “Thật tuyệt là

Geim và Novoselov nay đã được công nhận bởi giải thưởng danh giá này cho việc có ý tưởng thật sự chế tạo được graphene theo một cách đơn giản và cho sự phát triển các hiện tượng ật lí đẹp đẽ dựa trên chất liệu này”.

Nhà vua Thụy Điển sẽ trao giải thưởng cho Geim và Novoselov trong một buổi lễ tổ chức ở Stockholm vào tháng 12 tới.

Nói thêm ngoài lề một chút, với việc công bố giải thưởng vinh quang của năm nay, Andre Geim đã trở thành một trong số ít nhà khoa học có cả hai giải thưởng: Giải Nobel và giải Ig-Nobel. Ig-Nobel là một loại giải thưởng Nobel ngược; chúng được trao một phần để cho vui và một phần để khiến người ta suy nghĩ. Geim đã giành một giải Ig-Nobel hồi năm 2000 cho việc nâng các chú ếch lên bằng từ trường. Công trình này không có gì ma quái, mà chỉ hơi lạ một chút.

Trong khi đó, Geim và các nhà nghiên cứu khác kì vọng tìm được nhiều ứng dụng khác cho graphene. Ngoài công dụng trong việc chế tạo các chất liệu hay trong điện tử học, graphene còn có thể là cơ sở cho các bộ cảm biến hóa chất và cho các máy phát ra ánh sáng trong ngưỡng terahertz. Loại bức xạ này, với tần số khoảng một nghìn tỉ chu trình mỗi giây, là thứ khó tạo ra. Nó có thể là quan trọng, là một công cụ ghi ảnh mới vì cơ thể con người trong suốt ở tần số này, khiến cho loại sóng ánh sáng này có ích cho ngành an ninh hoặc cho các máy quét y khoa.

Nguồn: PhysOrg.com


Tủ lạnh nhỏ nhất thế giới

Biểu đồ các mức năng lượng và tương tác của tủ lạnh Bristol ba qubit. (Ảnh: APS)

Đối với đa số mọi người, tủ lạnh là ngăn đựng đầu thức ăn và nước uống đông lạnh – nhưng nay một nhóm nghiên cứu ở Anh vừa chứng minh rằng người ta có thể chế tạo ra một cái tủ lạnh, chỉ sử dụng hai hạt lượng tử (hay thậm chí một hạt thôi) để làm lạnh một hạt lượng tử khác. Họ tin rằng một dụng cụ như vậy có thể khai thác trong ngành công nghệ nano và những phiên bản của nó thậm chí có thể đã tồn tại trong tự nhiên.

Các nhà vật lí đã chế tạo ra các tủ lạnh, sử dụng chỉ một vài nguyên tử. Tuy nhiên, để làm như vậy, họ sử dụng một nguồn năng lượng ngoài, thí dụ như một chùm laser, để điều khiển sự làm lạnh. Điều này tương đương với cái xảy ra bên trong một chiếc tủ lạnh gia dụng được điều khiển bằng một động cơ điện – cả hai cơ cấu đều phản ánh yêu cầu cơ ban của định luật thứ hai của nhiệt động lực học rằng cần có năng lượng để truyền nhiệt từ một vật nóng sang một vật nguội hơn.

Nhưng nhà toán học Noah Linden và các nhà vật lí Sandu Popescu và Paul Skrzypczyk ở trường Đại học Bristol thì chọn một cách tiếp cận khác. Thay vì cố gắng đi tìm một phương pháp thực tiễn nhằm chế tạo một chiếc tủ lạnh vi mô, họ nhắm đến mục tiêu chỉ rõ xem một cái tủ lạnh có thể nhỏ đến mức nào trên lí thuyết. Họ làm điều này bằng cách chỉ ra làm thế nào loại bỏ nguồn năng lượng vĩ mô bên ngoài và thay vào đó sử dụng ba nguồn nhiệt, thay cho hai nguồn. Như Popescu giải thích, một cái tủ lạnh gia dụng có thể xem là có hai nguồn nhiệt (một nguồn lạnh bên trong và một nguồn ấm bên ngoài) cộng với một động cơ, nhưng nó còn có thể mô tả theo ba nguồn nhiệt, với nguồn thứ hai, nguồn nóng, đã và đang được sử dụng ở nhà máy điện sản xuất ra điện năng.

Các qubit đông lạnh

Mẫu Bristol có ba dạng, một trong số đó gồm ba bit lượng tử, hay qubit, các hạt chỉ có thể tồn tại trong hai trạng thái khả dĩ. Hai trong những qubit này tạo thành tủ lạnh, còn qubit thứ ba là đối tượng được làm lạnh. Các nhà nghiên cứu thiết lập hệ sao cho năng lượng kết hợp của các trạng thái kích thích của một trong các qubit từ tủ lạnh và qubit được làm lạnh, nói thí dụ qubit một và ba, bằng với năng lượng kết hợp của trạng thái kích thích của qubit hai. Với 1 biểu diễn một trạng thái kích thích của qubit và 0 là trạng thái cơ bản của nó, điều này có nghĩa là các trạng thái hệ 101 và 010 có năng lượng như nhau.

Cơ học lượng tử phát biểu rằng nếu tất cả các qubit ở nhiệt độ bằng nhau, thì các trạng thái hệ này sẽ có xác suất tồn tại bằng nhau, nói cách khác hệ sẽ liên tục đảo lật giữa trạng thái một và trạng thái kia, trải qua những lượng thời gian như nhau cho cả hai. Tuy nhiên, việc làm lạnh qubit số ba, nghĩa là kéo nó từ trạng thái 1 xuống trạng thái 0, hay nói cách khác, phân cực hệ sao cho nó trải qua thời gian ở trạng thái 010 nhiều hơn trải qua ở trạng thái 101. Theo các nhà nghiên cứu, yêu cầu này có thể thực hiện bằng cách cho qubit một tiếp xúc với một nguồn nóng, trong khi qubit hai tiếp xúc với một nguồn âm ấm và qubit ba thì tiếp xúc với một nguồn lạnh. Theo cách này, qubit một sẽ buộc phải tồn tại ở năng lượng cao của nó, nghĩa là ở trạng thái 1, đưa hệ vào trạng thái 101. Khi đó, hệ có khả năng lật đảo từ 101 sang 010 lớn hơn sự đảo ngược lại, do đó làm lạnh qubit thứ ba đến một nhiệt độ thấp hơn nguồn nhiệt của nó.

Hai mẫu thiết kế kia còn nhỏ hơn nữa, mặc dù có chút khó hình dung hơn. Một mẫu sử dụng một qubit và một qutrit, một hạt lượng tử chỉ có thể tồn tại trong ba trạng thái khả dĩ. Còn nhỏ hơn nữa là khả năng thứ ba – chỉ độc có một qutrit. Mẫu này xây dựng trên cơ sở là ba trạng thái của qutrit có sự phân bố không gian khác nhau, nghĩa là trên nguyên tắc chúng có thể cho tiếp xúc với ba nguồn nhiệt khác nhau. “Chúng tôi tin đây là hệ khả dĩ nhỏ nhất có thể gọi là tủ lạnh”, Linden nói.

Những ứng dụng thực tiễn

Mặc dù công trình của họ mang tính lí thuyết thuần túy, nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng một cái tủ lạnh xây dựng trên mẫu thiết kế thứ nhất của họ trên thực tế có thể chế tạo mà không quá khó khăn – có lẽ bằng


cách sử dụng ba ion khác nhau giữ trong các trường điện từ. Họ cho biết một cái tủ lạnh như vậy có thể dùng để làm lạnh các bộ phận của các dụng cụ công nghệ nano như các dụng cụ bên trong máy tính lượng tử trong tương lai, và họ cho rằng tự nhiên có lẽ cũng đã sử dụng công nghệ này rồi. Thí dụ, việc làm lạnh các enzyme sẽ làm giảm tốc độ mà những phản ứng hóa học nhất định xảy ra, và do đó làm điều hòa các quá trình xảy ra bên trong cơ thể.

Đội Bristol nhận thấy tủ lạnh của họ có thể làm lạnh tùy ý đến gần không độ tuyệt đối, nhưng họ không biết nó có kém hiệu quả hơn các dụng cụ vĩ mô hay không, nói cách khác, chẳng biết điều kiện phải sử dụng rất hạn chế một số trạng thái lượng tử có gây bất lợi cho mẫu thiết kế của họ hay không. Nhưng họ không nhận thấy đây là vấn đề gì nghiêm tọng. Như họ báo cáo trong một bài báo khác chưa công bố (arXiv:

1009.0865), các dụng cụ lượng tử của họ có thể đạt tới hiệu suất Carnot – hiệu suất cao nhất có thể có của bất kì máy nhiệt nào.

Günter Mahler ở trường Đại học Stuttgard thì tin rằng công trình của các nhà nghiên cứu Bristol sẽ kích thích “có thêm thảo luận và nghiên cứu khác”. Ông mô tả nó là một mảng nghiên cứu lí thuyết đầy hấp dẫn, nhưng ông không biết nó có dễ triển khai thành những dụng cụ thực tế hay không. Đặc biệt, ông cho biết, nhưng nguồn nhiệt khác nhau sẽ phải giữ tách biệt nhau để tránh sự rò rỉ nhiệt không mong muốn. “Nhưng chúng ta đều biết, yêu cầu này sẽ đòi hỏi sự tách li không gian”, ông nói, “điều đó hơi phản tác dụng đối với các dụng cụ nano tương lai vốn cần định xứ hóa”.

Nguồn: physicsworld.com


Trung Quốc phóng tàu thám hiểm mặt trăng thứ hai Ngày 01/10 vừa qua, Trung Quốc đã kỉ niệm 61 năm giải phóng đất nước với việc phóng phi thuyền mặt trăng thứ hai của mình – bước tiếp theo trong chương trình đầy tham vọng của họ nhằm vươn tới trở thành quốc gia thứ hai trên thế giới đưa người lên mặt trăng.

Tên lửa Trường Chinh 3C mang theo Hằng Nga 2, phi thuyền sắp bay vào quỹ đạo cách mặt trăng 15 km, đã rời bệ phóng ở trung tâm Xichang thuộc tỉnh miền tây nam Tứ Xuyên.

Đài truyền hình trung ương Trung Quốc đã chiếu đi những hình ảnh của tên lửa lao vút vào bầu trời đêm – một vài giây sau khi cất cánh – trước khi chuyển cảnh sang bên trong trung tâm phóng và các mô hình điện toán của hoạt động bay của tên lửa.

Phi thuyền không người lái này sẽ tiến hành nhiều thử nghiệm đa dạng trong khoảng thời gian sáu tháng nhằm chuẩn bị cho việc phóng như trông đợi vào năm 2013 của Hằng Nga 3, phi thuyền mà phía Trung Quốc hi vọng sẽ là phi thuyền không người lái đầu tiên của họ hạ cánh lên mặt trăng.

“Hằng Nga 2 đặt nền tảng cho sự hạ cánh mềm lên mặt trăng và khảo sát thêm không gian vũ trụ bên ngoài”, hãng Tân Hoa Xã chính thức trích dẫn phát biểu của nhà thiết kế chính của dự án tàu quỹ đạo mặt trăng của Trung Quốc, Wu Weiren. “Nó chuyển động nhanh hơn và gần mặt trăng hơn, và nó sẽ chụp được những hình ảnh rõ ràng”.

Con tàu đã đi vào quỹ đạo xuyên mặt trăng của nó một cách thành công. Sẽ mất 5 ngày cho Hằng Nga 2 đi tới quỹ đạo mặt trăng của nó.

Nó sẽ quay tròn xung quanh mặt trăng ở cự li 100 km, trước khi hạ xuống quỹ đạo cách bề mặt chị Hằng 15 km.

Trung tâm điều khiển tuyên bố vụ phóng đã thành công, sau khi các tấm pin mặt trời của phi thuyền đã mở ra và vệ tinh bắt đầu sử dụng năng lượng mặt trời là nguồn cấp điện.

Chương trình Hằng Nga, đặt tên theo vị thần mặt trăng của người Trung Quốc, được xem là một nỗ lực nhằm đưa chương trình thám hiểm vũ trụ của Trung Quốc sánh ngang với Mĩ và Nga.

Phi thuyền mặt trăng đầu tiên, phóng lên vào tháng 10 năm 2007, đã bay trong quỹ đạo trong 16 tháng.

Bắc Kinh hi vọng mang một mẫu đá mặt trăng về trái đất vào năm 2017, với một sứ mệnh có người lái đã được phác thảo đâu đó khoảng năm 2020.

Ngày phóng phi thuyền là ngày quốc khánh của Trung Quốc, ngày ghi dấu ấn lịch sử bởi tuyên ngôn của Mao Trạch Đông thiết lập chế độ Cộng hòa nhân dân vào năm 1949.

Niên biểu chương trình vũ trụ của Trung Quốc

1956: Trung Quốc, khi ấy còn là một xã hội nông nghiệp bần hàn, thành lập Viện nghiên cứu Tên lửa và Đạn đạo đầu tiên.

1960: Trung Quốc phát triển tên lửa đầu tiên của mình, do bởi các nhà khoa học Nga hỗ trợ, đánh dấu sự khởi đầu của một loạt tên lửa, tất cả đều mang tên CZ (Changzheng – Trường Chinh).

1970: Ngày 24 tháng 4, Trung Quốc trở thành nước thứ năm trên thế giới gửi một vệ tinh vào quỹ đạo, khi DFH-1 được phóng lên không gian trên một tên lửa Trường Chinh.

1992: Khi Trung Quốc đưa ra chuyến bay vũ trụ có người lái là mục tiêu trung đến dài hạn của mình, Quốc vụ viện đã phê chuẩn “dự án 921”, dự án bí mật như các dự án trước đó, và sau này được gọi là dự án Shenzhou.

1995: Chương trình vũ trụ của Trung Quốc chịu tổn thất khi một tên lửa CZ-2E phát nổ trong khi cất cánh ở Tứ Xuyên, làm 6 người thiệt mạng.


1999: Phi thuyền Shenzhou đầu tiên được phóng lên hôm 20 tháng 11 trên một tên lửa CZ-2F và quay trở về trái đất sau 14 vòng quỹ đạo. Nó mang theo vài kg mẫu sinh vật.

2002: Shenzhou III được phóng lên hôm 25 tháng 3, với sự chứng kiến của chủ tịch Giang Trạch Dân. Ngày 1 tháng 4, sau khi bay vòng quanh trái đất 108 vòng, phi thuyền đã quay trở về trái đất.

Ngày 29 tháng 12, Shenzhou IV được đưa vào quỹ đạo, và trở về trái đất hôm 4 tháng 1. Cũng trong tháng đó, Trung Quốc tuyên bố chương trình vũ trụ có người lái đầy tham vọng của mình.

2003: Ngày 15 tháng 10, Shenzhou V bay vào quỹ đạo, mang người Trung Quốc đầu tiên bay vào vũ trụ,

Yang Liwei. Ông trở về sau 21 giờ và 14 vòng quay xung quanh trái đất.

2007: Trung Quốc phóng Hằng Nga 1, phi thuyền mặt trăng đầu tiên của mình, phi thuyền bay xung quanh mặt trăng và chụp những hình ảnh phân giải cao của bề mặt chị Hằng.

2008: Zhai Zhigang thực hiện thành công chuyến đi bộ vũ trụ đầu tiên của Trung Quốc.

2010: Ngày 1 tháng 10, Trung Quốc phóng Hằng Nga 2, phi thuyền mặt trăng thứ hai của mình.

Nguồn: AFP, PhysOrg.com


Tách li, thu giữ và chụp ảnh từng nguyên tử Rubidium 85 Trong một đột phá vật lí quan trọng, các nhà khoa học tại trường Đại học Otago đã phát triển một kĩ thuật tách li và thu giữ một nguyên tử trung hòa đang chuyển động nhanh – và còn nhìn thấy và chụp ảnh nguyên tử này lần đầu tiên.

Sự bẫy nguyên tử rubidium 85 là kết quả của một dự án nghiên cứu 3 năm do Quỹ Nghiên cứu, Khoa học và Công nghệ tài trợ, và đã thúc đẩy niềm đam mê trên khắp thế giới đối với nền khoa học mới sẽ phát sinh từ đột phá trên.

Một đội gồm bốn nhà nghiên cứu ở Khoa vật lí thuộc trường Đại học Otago, đứng đầu là tiến sĩ Mikkel F. Andersen, đã sử dụng một công nghệ làm lạnh bằng laser để làm chậm đi đến mức kịch tính một nhóm nguyên tử rubidium 85. Sau đó, họ sử dụng một chùm laser, hay “nhíp quang học”, để tách li và giữ một nguyên tử - tại đó có thể được chụp ảnh qua một kính hiển vi.

Sau đó, các nhà nghiên cứu chứng tỏ họ có thể tạo ra một cách xác thực và nhất quán từng nguyên tử bị bẫy – một bước tiến quan trọng hướng đến việc sử dụng các nguyên tử để xây dựng các máy tính lôgic lượng tử cực nhanh, thế hệ tiếp theo, chúng khai thác uy lực của các nguyên tử để thực hiện các tác vụ xử lí thông tin phức tạp.

Tiến sĩ Andersen cho biết, không giống như các máy tính gốc silicon thông thường thực hiện mỗi lần một tác vụ, các máy tính lượng tử có tiềm năng thực hiện vô số phép tính dài dòng và khó khăn một cách đồng thời; chúng còn có tiềm năng bẻ khóa các mã bí mật thường tỏ ra quá phức tạp.

“Phương pháp của chúng tôi mang lại một cách tạo ra những nguyên tử cần thiết đó để chế tạo loại máy tính này, và hiện nay đã có thể đưa hàng chục nguyên tử bị giữ lại hoặc bị bẫy mỗi lúc”.

“Bạn cần có một bộ 30 nguyên tử nếu bạn muốn chế tạo một máy tính lượng tử có khả năng thực hiện những công việc nhất định tốt hơn các máy tính hiện có, cho nên đây là một bước tiến lớn hướng đến thực hiện yêu cầu đó một cách thành công”, ông nói.

“Giấc mơ của các nhà khoa học trong thế kỉ qua là nhìn vào thế giới lượng tử và phát triển công nghệ ở cấp độ nhỏ nhất đó – tức cấp độ nguyên tử. Cái chúng tôi thực hiện đã làm chuyển dịch tiền tuyến của cái các nhà khoa học có thể làm và mang lại cho chúng ta sự điều khiển chắc chắn của những viên gạch cấu trúc nhỏ nhất trong thế giới của chúng ta”, tiến sĩ Andersen nói.

Công trình nghiên cứu này công bố trên tạp chí khoa học Nature Physics.

Tiến sĩ Andersen cho biết trong vòng ba tuần thí nghiệm đầu tiên bẫy thành công nguyên tử rubidium, các thí nghiệm mới trước đây không nghĩ là có thể đã được triển khai.

Bước tiếp theo là thử và tạo ra một “trạng thái vướng víu” giữa các nguyên tử, một loại cộng hưởng nguyên tử tồn tại xuyên khoảng cách.

“Chúng ta cần tạo ra sự truyền thông tin giữa các nguyên tử trong đó chúng có thể cảm nhận lẫn nhau, sao cho khi chúng ở xa nhau chúng vẫn bị vướng víu


và không quên nhau bất kể khoảng cách xa bao nhiêu. Đây là tính chất mà một máy tính lượng tử sử dụng để thực hiện các tác vụ một cách đồng thời”, tiến sĩ Andersen nói.

Một nguyên tử thì nhỏ đến mức 10 tỉ nguyên tử sắp liên tiếp thẳng hàng mới tạo thành một chiều dài 1 m. Các nguyên tử thường chuyển động ở tốc độ của âm thanh, khiến chúng rất khó thao tác.

Không giống như các ion, các nguyên tử trung hòa như nguyên tử ribidium 85 rất khó trói buộc vì không thể nào giữ chúng bằng điện trường. Trong thời gian gần đây, chỉ có hai loại nguyên tử trung hòa khác được các nhà khoa học trên thế giới nhìn thấy và chụp ảnh: nguyên tử rubidium 87 và nguyên tử caesium 133.



Gió mặt trời có mang năng lượng đến cho Trái đất? Khi chúng ta nỗ lực đi tìm các nguồn năng lượng thay thế, một số nhà nghiên cứu tiếp tục khảo sát cái chúng ta xem là tối hậu trong lĩnh vực năng lượng hồi phục – đó là mặt trời. Tuy nhiên, trên trái đất, việc sản xuất các tấm mặt trời hiệu quả vẫn là một thách thức. Trong khi các tế bào mặt trời có hiệu suất ngày càng tăng, và trong khi những tiến bộ mới đã được triển khai trong công nghệ năng lượng mặt trời trên trái đất, thì vẫn có một số người quan tâm đến việc khai thác năng lượng mặt trời ở nơi gần nguồn phát hơn một chút – đó là khai thác năng lượng từ gió mặt trời.

Gió mặt trời là dòng các hạt tích điện lao ra từ tầng trên khí quyển của mặt trời. Chúng chuyển động ra ngoài, tiến về phía Trái đất và các hành tinh còn lại, và mang lại tiềm năng cấp điện cho toàn bộ Trái đất, theo lời của một số nhà nghiên cứu. Và, mặc dù chúng ta thường xem gió mặt trời là “gió”, nhưng nó sẽ không cung cấp năng lượng theo kiểu chúng ta thấy ở các tuabin gió hoạt động trên mặt đất. Thay vì thế, năng lượng từ gió mặt trời sẽ được thu gom bằng một cánh buồm khổng lồ triển khai trong không gian, giữa mặt trời và Trái đất.

Một đề xuất đã được nêu ra bởi các nhà khoa học tại trường Đại học Bang Washington. Tờ Discovery News tường thuật triển vọng của cánh buồm mặt trời khổng lồ - và tiềm năng của nó như sau:

Theo tính toán của đội nghiên cứu, 300 m dây đồng, gắn với một máy thu rộng 2 m và một cánh buồm 10 m, sẽ phát điện đủ dùng cho 1000 hộ gia đình.

Một vệ tinh với một dây cáp 1000 m và một cánh buồm rộng 8400 km, đặt tại quỹ đạo như trên, sẽ phát ra một tỉ tỉ gigawatt điện năng.

Thách thức thật sự là làm thế nào đưa năng lượng đó về Trái đất để cấp điện cho hành tinh chúng ta. Một ý tưởng là sử dụng một chùm laser tập trung gửi năng lượng đó về Trái đất. Thật không may, giữa vệ tinh và mục tiêu trái đất của nó là khoảng cách hàng triệu km, khiến cho chùm laser không dễ gì về tới hành tinh chúng ta mà không bị phân tán và thất thoát năng lượng.

Trong khi với công nghệ hiện nay, người ta có thể chế tạo và triển khai các cánh buồm mặt trời, nhưng việc định hướng chùm năng lượng khai thác từ gió mặt trời sẽ mất ít nhiều thời gian hơn để nghiên cứu tiến đến khả thi. Cho đến lúc này, chúng ta sẽ vẫn phải sử dụng các tế bào mặt trời trên Trái đất thôi.


Ảnh minh họa: plus.maths.org


Tàu cao tốc vũ trụ giăng buồm trong không gian

Các kĩ sư tại Trung tâm Vũ trụ Thales Alenia ở Pháp cho biết người ta có thể tính được thời gian cần thiết để truyền dữ liệu liên hành tinh trở về Trái đất bằng cách sử dụng một phi thuyền đẩy đi bằng bức xạ mặt trời. Những con tàu cao tốc dữ liệu này, trên nguyên tắc, có thể thoi đưa liên tục giữa Trái đất và các hành tinh nhóm ngoài, mang về những lượng lớn dữ liệu mà hàng thập kỉ trước đây chỉ có thể thực hiện với sự truyền thông tin vô tuyến truyền thống.

Ảnh minh họa tàu cao tốc của Trung tâm Vũ trụ Thales Alenia (Ảnh: Trung tâm Vũ trụ Thales Alenia)

Các vệ tinh nghiên cứu các vật thể hành tinh tương đối gần, thí dụ như Mặt trăng và Hỏa tinh, có thể truyền dữ liệu trở về Trái đất khá nhanh chóng thông qua đường truyền vô tuyến. Tuy nhiên, các sứ mệnh quan sát những hành tinh ở xa hơn gặp phải khó khăn vì sự tắt dần 1/r2 ở sóng vô tuyến truyền đi những khoảng cách xa này, khiến cho tín hiệu yếu đi đến mức sự

truyền thông tin phải chậm lại để đảm bảo cho các anten trên Trái đất có thể chặn được dữ liệu.

Lấy thí dụ, theo lời Joël Poncy thuộc Trung tâm Thales, một tấm bản đồ phân giải cao trọn vẹn của vệ tinh Europa của Mộc tinh hay vệ tinh Titan của Thổ tinh sẽ cần khoảng 10-20 terabyte dữ liệu. Tuy nhiên, dữ liệu không thể nào truyền qua đường vô tuyến nhanh hơn khoảng 1 gigabyte mỗi ngày, cho nên thời gian truyền lượng dữ liệu đó sẽ mất khoảng nửa thế kỉ! Các đường truyền quang học tiên tiến hơn sẽ nhanh hơn một chút, có lẽ mất khoảng 20 năm để hoàn thành bức thông điệp trên.

Giăng buồm trong gió photon

Poncy cùng các đồng nghiệp tại Thales đã nghiên cứu một lựa chọn khác – đó là các tàu cao tốc dữ liệu. Những phi thuyền này sẽ sử dụng các “cánh buồm” nhẹ cân, cỡ lớn, được đẩy đi bằng áp suất rất nhỏ nhưng liên tục của các photon do Mặt trời phát ra. Với các dụng cụ lái gắn trên tàu, những con tàu cao tốc này có thể đi khắp hệ mặt trời, nên chúng đi qua gần phi thuyền kiểu thường đang quay xung quanh các hành tinh hay vệ tinh ở xa, tải dữ liệu từ phi thuyền sang bộ nhớ flash gắn trên tàu bằng một chùm laser, và rồi thực hiện một chuyến bay ngang qua Trái đất, khi đó, một lần nữa lại sử dụng laser, chúng tải dữ liệu xuống một trạm mặt đất.

Khi đi qua trong cự li cách phi thuyền đang bay trên quỹ đạo hoặc cách Trái đất vài chục nghìn km, thì độ phân kì của chùm laser sẽ đủ nhỏ để đảm bảo có một tốc độ truyền dữ liệu nhanh – lên tớp 1 gigabyte trên giây – và sự truyền dữ liệu, do đó, chỉ bị hạn chế bởi thời gian cần thiết cho con tàu cao tốc đi từ vật thể hành tinh trở về Trái đất.

Phát biểu trước các đại biểu tại Hội nghị Khoa học Hành tinh châu Âu ở Rome mới đây, Poncy cho biết ông cùng các đồng nghiệp của mình đã chứng minh tính khả thi của các tàu cao tốc dữ liệu bằng cách thực hiện các phép tính cơ học quỹ đạo. Ông cho biết họ đã tính ra được một con tàu cao tốc dữ liệu có thể đi tới Europa, sau khi gia tốc bằng vài lần bay qua gần Mặt trời, trong thời gian khoảng sáu năm, và sau đó mất khoảng ba năm để đưa nó vào quỹ đạo thích hợp có thể thực hiện một chuyến bay ngang qua Trái đất. Như ông trình bày, con số ba năm đó đúng là hợp lí hơn nếu so với chừng 50 năm thực hiện bằng công nghệ vô


tuyến hiện nay. Trên nguyên tắc, con tàu cao tốc đó có thể thực hiện nhiều chu kì tải dữ liệu lên và xuống, mỗi lần đến thăm một tàu quỹ đạo hành tinh khác nhau.

Cần có vải buồm bền

Cơ quan Vũ trụ Nhật Bản hiện nay đã có một phi thuyền đẩy đi bằng cánh buồm mặt trời, gọi là IKAROS, lái về hướng Kim tinh. Tuy nhiên, theo Poncy, một vài rào cản kĩ thuật cần phải được vượt qua để làm cho các cánh buồm mặt trời thích hợp cho tàu cao tốc dữ liệu. Đó là sự phát triển một chất liệu tỉ trọng nhỏ nhưng bền vững để chế tạo cánh buồm – một khả năng là mạng lưới dệt từ ống nano cacbon. Trong số những thách thức khác là làm thế nào bung dù những cánh buồm khổng lồ 150 x 150 m trong

không gian và làm thế nào chế tạo phi thuyền có thể điều khiển dễ dàng để chúng có thể tiếp cận các tàu quỹ đạo hành tinh nhưng đi tới đó mà không cần động cơ đẩy.

Việc phát triển các tàu cao tốc dữ liệu có khả năng mất khoảng 20 năm và chi phí từ 100 triệu đến 200 triệu bảng Anh. Poncy cho biết sự ủng hộ của chính phủ sẽ là thiết yếu; mặc dù công ti của ông đã có kiến nghị xin tài trợ của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA). Phát biểu với physicsworld.com, giám đốc khoa học và thám hiểm rô bôt của ESA, David Southwood, đã mô tả các con tàu cao tốc dữ liệu là “một khái niệm hấp dẫn”, nhưng nó là một khái niệm “cho ngày mốt chứ không phải ngày mai”.



Nhà vật lí đạt giải Nobel 2010 từng là một sinh viên ‘loại B’ Konstantin Novoselov, nhà vật lí gốc Nga, một trong hai nhà khoa học đạt giải Nobel vật lí năm nữa, đã phải vật lộn với việc học môn vật lí khi ông còn là sinh viên ở trường đại học. Ông đã từng nhận không ít điểm B khi còn đi học, trường đại học của ông cho giới truyền thông biết như vậy vào hôm qua.

Trường Đại học Vật lí và Công nghệ Moscow (MFTI) đã đăng trên website của họ những tấm thiếp báo cáo về Novoselov, người giành giải Nobel vật lí năm nay khi mới ở tuổi 36, cùng với đối tác nghiên cứu của ông, Andre Geim.

Các bài tường thuật cho thấy ông đã nhận không ít điểm B cho các bài kiểm tra vật lí lí thuyết và vật lí ứng dụng của mình khi còn đi học trong các năm từ 1991 đến 1994.

Ông cũng không giỏi về giáo dục thể chất – một môn học bắt buộc tại các trường đại học Nga – với khá nhiều điểm B. Và trong khi hiện nay ông sinh sống ở nước Anh, nhưng ông đã từng một lần lấy chứng chỉ C tiếng Anh.

Trường đại học trên còn tiết lộ các tài liệu về người đạt giải còn lại của giải thưởng vật lí năm nay, Geim. Ông này cũng học từ trường đại học này ra, từ năm 1976 đến 1982. Sự nghiệp hàn lâm rực rỡ của ông chỉ

bị ‘tổn thất’ chút đỉnh bởi vài điểm B cho môn kinh tế chính trị Mác xít và môn tiếng Anh.

Sau khi tốt nghiệp, Geim đã đầu quân cho một trường đại học Moscow khác chuyên đề kĩ thuật và vật lí, và ông đã làm việc với vai trò nhà chế tạo máy tại một xưởng sản xuất các thiết bị điện trong thời gian tám tháng.

Trong thời kì Liên Xô, người thầy giáo trung học cũ của ông từng phát biểu với tờ báo lá cải Tvoi Den rằng gốc gác Đức của Geim sẽ khiến ông khó được nhận vào một trường đại học hàng đầu.

“Cha của anh ta là người Đức”, Olga Peshkova, 72 tuổi, người thầy giáo vẫn giảng dạy ở thành phố Nalchil thuộc vùng Bắc Caucasus thuộc Kabardino-Balkaria, phát biểu với tờ báo trên.

“Anh ta cho biết sau hai năm nghiên cứu vất vả và muốn được tuyển dụng, chỉ sau này anh ta mới hiểu rằng vấn đề là do ‘lí lịch’ của anh ta mà thôi”.

Trong các tài liệu do MFTI công bố, Geim tự xem mình là “người Đức” trong thực tiễn thời kì ấy, khi mà mọi người phải tự ‘phân loại’ mình là thuộc dân tộc nào trong các loại giấy tờ chính thống.

Nước Nga có một cộng đồng thiểu số người Đức, đa số họ ngày nay đã di cư sang nước khác. Trong thời kì Liên Xô, những người Đức đó đã bị lưu đày đến vùng Siberia và Trung Á và bị phân biệt đối xử trong giáo dục và trong công việc.

Nguồn: AFP


Chế tạo thành công một họ tinh thể lỏng mới Các nhà hóa học tại trường Đại học Vanderbilt vừa chế tạo ra một họ tinh thể lỏng mới có những tính chất điện độc đáo có thể cải thiện hiệu năng của các màn hiển thị kĩ thuật số dùng trong mọi thiết bị từ đồng hồ đeo tay kĩ thuật số cho đến ti vi màn ảnh phẳng.

Các màng mỏng tinh thể lỏng tạo ra những vân ảnh thật đẹp. Vân ảnh này được tạo ra bởi một trong những tinh thể lỏng thuộc họ hàng mới. Chúng tạo thành một trong những dạng tinh thể lỏng phổ biến nhất, gọi là pha nematic. Từ nematic có nguồn gốc Hi Lạp nghĩa là sợi, vì chúng chứa những khiếm khuyết dạng sợi mảnh. Ảnh: phòng thí nghiệm Kaszynski.

Thành tựu trên, là kết quả của hơn 5 năm nỗ lực, được giáo sư hóa học Piotr Kaszynski và nghiên cứu sinh Bryan Ringstrand mô tả trong hai bài báo đăng trực tuyến ngày 24/9 và 28/9 trên tạp chí Journal of Materials Chemistry.

“Chúng tôi đã tạo ra được những tinh thể lỏng có một lưỡng cực điện chưa từng thấy, hơn hai lần lưỡng cực của các tinh thể lỏng hiện có”, Kaszynski nói.

Các lưỡng cực được tạo ra trong các phân tử bằng cách tách li các điện tích dương và âm. Điện tích càng lớn thì khoảng cách giữa chúng càng lớn, và lưỡng cực điện do chúng tạo ra càng lớn.

Trong tinh thể lỏng, lưỡng cực điện xuất hiện cùng với điện áp ngưỡng: điện áp tối thiểu tại đó tinh thể lỏng hoạt động. Các lưỡng cực cao hơn cho phép các điện áp ngưỡng thấp hơn. Ngoài ra, lưỡng cực là một yếu tố quan trọng trong việc bật chuyển tinh thể lỏng giữa các trạng thái sáng và tối nhanh như thế nào. Ở một điện áp cho trước, các tinh thể lỏng có lưỡng cực cao hơn bật chuyển nhanh hơn các tinh thể lỏng có lưỡng cực thấp hơn.

Có tiềm năng thương mại Vanderbilt đã đăng kí bằng sáng chế cho họ chất liệu mới trên. Một số công ti sản xuất tinh thể lỏng cho các ứng dụng thương mại đã thể hiện sự quan tâm và hiện đang thẩm định nghiên cứu.

“Các tinh thể lỏng của chúng tôi có các tính chất cơ bản khiến chúng thích hợp cho những ứng dụng thực tế, nhưng chúng phải được thử nghiệm độ bền, thời gian sống, và các đặc điểm tương tự trước khi chúng có thể được dùng trong các sản phẩm thương mại”, Kaszynski nói.

Nếu việc thử nghiệm thương mại thành công, thì họ tinh thể lỏng mới trên sẽ góp mặt thêm vào họ hàng các hợp chất phân tử phức tạp dùng trong công nghệ hiển thị tinh thể lỏng. Những hỗn hợp này kết hợp những loại tinh thể lỏng khác nhau và các chất phụ gia khác dùng để tinh chỉnh các đặc điểm của chúng, bao gồm độ nhớt, ngưỡng nhiệt độ, các tính chất quang học, các tính chất điện và độ bền hóa học. Có hàng tá mẫu khác nhau cho các màn hiển thị tinh thể lỏng và mỗi mẫu đòi hỏi một hỗn hợp hơi khác nhau một chút.

Tầm quan trọng khoa học Tinh thể lỏng mới phát hiện trên không những quan trọng về mặt thương mại mà chúng còn có tầm quan trọng khoa học.

Kể từ năm 1888, khi chúng được phát hiện ra, các nhà khoa học đã khám phá hơn 100.000 hợp chất tự nhiên và tổng hợp có một trạng thái tinh thể lỏng. Họ đã xác định một trong những điều kiện tiên quyết cho một trạng thái như vậy là phân tử đó phải có hình dạng kiểu que hoặc kiểu đĩa. Một yêu cầu thứ hai là nó phải gồm cả những phần rắn và dẻo. Cần có một sự cân bằng mong manh của hai yếu tố hoặc hai lực đối nhau để tạo ra một vật liệu lưng chừng giữa một tinh thể và một chất lỏng. Tuy nhiên, có rất nhiều điều về trạng thái lạ thường này cho đến nay các nhà khoa học vẫn chưa hiểu rõ.

Thí dụ, các nhà khoa học vẫn đang cố gắng xác định tác dụng mà lưỡng cực điện của một tinh thể lỏng có trên nhiệt độ tại đso nó trở thành một chất lỏng bình thường. Sự nhất trí hiện nay là việc tăng độ lớn của lưỡng cực thường làm tăng nhiệt độ chuyển tiếp của nó. Cách thức loại tinh thể lỏng mới được tổng hợp đã cho phép Kaszynski và Ringstrand kiểm tra lí thuyết này bằng cách tạo ra các cặp tinh thể lỏng có hình dạng giống nhau nhưng có các lưỡng cực khác nhau và tiến hành đo nhiệt độ chuyển tiếp của chúng. Họ


nhận thấy những khác biệt cấu trúc tinh vi đó có tác động lên nhiệt độ chuyển tiếp lớn hơn nhiều so với các biến thiên độ lớn của lưỡng cực điện.

Cấu trúc “zwitterionic” độc đáo Cái đặc trưng cho họ tinh thể lỏng mới là cấu trúc "zwitterionic" của nó. Zwitterion là những hợp chất hóa học có điện tích toàn phần bằng không nhưng chứa các nhóm tích điện dương và âm. Tinh thể lỏng mới phát triển có chứa một zwitterion cấu tạo gồm một phần vô cơ tích điện âm và một phần hữu cơ tích

điện dương. Kaszynski lần đầu tiên có ý tưởng chế tạo tinh thể lỏng zwitterionic là cách đây 17 năm trước, khi ông lần đầu tiên đặt chân đến Vanderbilt. Tuy nhiên, một cơ sở hóa học thiết yếu để làm như vậy là còn thiếu. Mãi cho đến năm 2002 khi các nhà hóa học người Đức phát hiện ra quy trình hóa học đó thì các nhà nghiên cứu Vanderbilt mới thành công trong nỗ lực này.

Nguồn: Đại học Vanderbilt, PhysOrg.com


Lần đầu tiên các nhà khoa học tạo ra được chất lỏng siêu chảy không ma sát

Đông cho chúng đủ lạnh và một số nguyên tử sẽ leo lên thành bình hoặc vẫn đứng yên trong khi bình đựng chúng đang quay tròn, nhờ một hiệu ứng lượng tử gọi là sự siêu chảy. Giờ thì các phân tử đã có chỗ tham gia vào cuộc chơi khoa học và công nghệ.

Sự siêu chảy là một hệ quả kì lạ của cơ học lượng tử. Làm lạnh các nguyên tử helium đến gần không độ tuyệt đối thì chúng bắt đầu hành xử giống như một đối tượng lượng tử đơn lẻ hơn là một nhóm gồm những nguyên tử riêng lẻ. Ở nhiệt độ này, sự ma sát thường xuất hiện giữa các nguyên tử, và giữa các nguyên tử và những đối tượng khác, tan biến mất, tạo ra cái gọi là sự siêu chảy.

Một số chất lỏng không có ma sát (Ảnh: Don Farral/Getty)

Để khảo sát xem các phân tử có thể siêu chảy hay không, Robert McKellar thuộc Trung tâm Nghiên cứu

Quốc gia Canada ở Ottawa cùng các đồng nghiệp đã chuyển hướng sang hydrogen, phân tử tồn tại dưới dạng các cặp nguyên tử. Đội nghiên cứu đã tạo ra một hỗn hợp nén gồm hydrogen và khí carbon dioxide và ép nó vào một cái vòi ở tốc độ siêu thanh. Một khi được phóng thích, các phân tử phân tán ra, nguội đi và tự sắp xếp lại sao cho mỗi phân tử CO2 nằm tại chính giữa của một đám gồm tới 20 phân tử hydrogen.

Để kiểm tra sự siêu chảy, đội nghiên cứu đã chiếu một laser hồng ngoại vào các đám ở bước sóng mà CO2, chứ không phải hydrogen, có khả năng hấp thụ. Xung laser này chỉ làm cho các phân tử CO2 dao động. Dưới điều kiện bình thường, chuyển động này sẽ chậm đi do sự ma sát giữa các phân tử CO2 đang chuyển động và hydrogen xung quanh. Nhưng các nhà nghiên cứu nhận thấy đối với các đám gồm 12 phân tử hydrogen, hydrogen không cản trở chuyển động của CO2.

Họ kết luận rằng những đám hydrogen này 85% là ở trạng thái siêu chảy (Physical Review Letters, DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.133401).

Vì hydrogen là nguyên tố thứ hai duy nhất được biết tạo ra sự siêu chảy, nên McKellar nói thí nghiệm trên có thể hữu ích cho việc làm sáng tỏ các đặc điểm chung của sự siêu chảy.

Các phân tử siêu chảy còn có thể dùng làm “tủ lạnh nano”, thực thể bao xung quanh và làm lạnh từng phân tử protein. Các nguyên tử helium siêu chảy đã được sử dụng cho mục đích này nhưng, không giống như các nguyên tử, các phân tử có thể uốn cong và duỗi thẳng, mang lại những phương pháp mới để thao tác với các protein làm lạnh.

Nguồn: New Scientist


Vật chất tối có tạo nên các ngôi sao lạ?

Minh họa một sao neutron và một sao quark lạ thể hiện kích cỡ tương đối và các quark thành phần. (Ảnh: CXC/M Weiss)

Năng lượng cần thiết để biến đổi một sao neutron thành cái gọi là một sao lạ có thể phát sinh từ các hạt vật chất tối đang phân hủy. Đó là kết luận của một nghiên cứu mới của các nhà vật lí ở Tây Ban Nha, Anh và Mĩ, họ đề xuất rằng cơ chế biến đổi này có thể là một phương thức tốt để đặt ra một giới hạn dưới lên khối lượng của các hạt nặng tương tác yếu (WIMP), một ứng cử viên hàng đầu cho vật chất tối.

Một khi nhiên liệu hạt nhân của chúng đã đốt hết, các ngôi sao dưới một khối lượng nhất định sẽ co lại thành sao neutron. Những vật thể hết sức đậm đặc này chứa hầu như toàn neutron, sự co lại do hấp dẫn buộc các proton và electron phải hợp nhất lại. Tuy nhiên, người ta cho rằng, với một số nguồn năng lượng bổ sung cho trước, các sao neutron có thể biến đổi thành các sao lạ, những vật thể gồm toàn vật chất lạ - một món súp gồm các quark lên (up), down (xuống) và lạ (strange).

Ý tưởng là việc bổ sung thêm năng lượng này cho một thể tích có giới hạn nhất định của sao neutron sẽ làm

giải phóng các quark up và down bị giam cầm bên trong các neutron. Một số trong những quark này khi đó sẽ tự nhiên biến đổi thành quark lạ, tạo ra một vùng vật chất lạ gọi là một strangelet. Nếu, như đã được giả thuyết hóa, vật chất lạ thật ra bền hơn vật chất hạt nhân thông thường, thì nó sẽ tồn tại ở một năng lượng thấp hơn. Năng lượng dôi dư giải phóng bởi sự biến đổi vật chất thông thường thành vật chất lạ khi đó sẽ làm phóng thích thêm nhiều quark up và quark down nữa, dẫn tới sự hình thành nhiều strangelet hơn.

Kết quả là một quá trình phi mã có khả năng biến đổi toàn bộ một ngôi sao neutron thành vật chất lạ trong vòng một giây hoặc chưa tới một giây. “Sao neutron là giả bền, giống như một người đứng trên mép núi vậy”, giải thích của Joseph Silk ở trường đại học Oxford, một thành viên trong nhóm nghiên cứu. “Giống hệt một cú đá nhẹ có thể đẩy một người rời khỏi mép đá và rơi xuống vực núi, chỉ một chút năng lượng nhỏ là đủ để biến đổi một sao neutron thành một sao lạ”.


Vật chất lạ có tồn tại không?

Trong khi không có bằng chứng rõ ràng nào là vật chất lạ thật sự tồn tại, thì việc quan sát những xung tia gamma cực ngắn nhưng cực sáng từ vũ trụ đến đề xuất sự tồn tại của các ngôi sao lạ. Các nhà nghiên cứu đã đề xuất rằng năng lượng khổng lồ cần thiết để tạo ra một vụ bùng phát tia gamma có thể đến từ sự hình thành của một lỗ đen, nhưng số lượng lớn các hạt vật chất bình thường ở xung quanh một lỗ đen có thể hấp thụ phần lớn năng lượng đó. Tuy nhiên, sự biến đổi của một sao neutron thành sao lạ có thể cung cấp năng lượng cần thiết nhưng không cần đến vật chất bao xung quanh.

Tuy nhiên, vẫn còn câu hỏi là ngôi sao neutron lấy năng lượng kích thích ban đầu của nó từ đâu ra. Một số người cho rằng đơn giản là nó đến từ năng lượng của sự co lại hay từ những tia vũ trụ năng lượng rất cao va chạm với ngôi sao đó. Tuy nhiên, Silk cho biết cơ chế thứ nhất đòi hỏi các sao neutron phải có một khối lượng tối thiểu và ông khẳng định rằng cơ chế thứ hai thì mơ hồ vì, theo ông, nó sẽ không có khả năng đổ dồn năng lượng vào chính giữa của ngôi sao, đó là nơi cần có năng lượng để kích hoạt phản ứng dây chuyền.

Thay vào đó, Silk, Angeles Perez-Garciai ở trường Đại học Salamanca và Jirina Stone ở trường Đại học Tennessee, đã tính được rằng các hạt WIMP đang phân hủy, vốn có thể tích tụ tại tâm của các ngôi sao, có thể cung cấp năng lượng này. Nếu được xác nhận, thì cơ chế đó sẽ mang lại một giới hạn dưới mới, độc lập, cho khối lượng của một hạt WIMP. Giá trị này xấp xỉ 4 GeV, bằng một nửa năng lượng tối thiểu mà bộ ba tính được là cần thiết để kích hoạt sự biến đổi sao neutron theo phương thức này (với mỗi WIMP cung cấp một nửa khối lượng-năng lượng trong mỗi va chạm).

Phương pháp mới tìm các kiếm các hạt WMIP

Với việc tìm kiếm trực tiếp, trên mặt đất có thể hạ xuống khoảng 50 GeV, Silk cho biết cách tiếp cận mới này có thể cung cấp một sự bổ sung hữu ích cho các thí nghiệm hiện có. Ông cho biết lí thuyết không nghiêng về một khối lượng WIMP từ 4 đến 50 GeV nhưng một con số khoảng 10 GeV đã được đề xuất bởi các kết quả gây tranh luận gần đây, thu từ các máy dò đặt trên mặt đất.

Đội nghiên cứu khẳng định hai hướng quan sát có thể ủng hộ cho giả thuyết của họ và, từ đó, giúp đặt ra một giới hạn mới lên khối lượng của các hạt WIMP. Một hướng quan sát là đo khối lượng và bán kính của một ngôi sao lạ, thu được bằng cách nghiên cứu bức xạ của các pulsar, và so sánh những giá trị này với tiên đoán đưa ra bởi mô hình của họ và tiên đoán của các mô hình khác nữa. Bằng chứng cũng có thể thu được bằng cách tạo ra và sau đó đo các strangelet tại Máy Va chạm Ion Nặng Tương đối tính ở Mĩ hoặc tại Máy Va chạm Hadron Lớn ở phòng thí nghiệm CERN, gần Geneva.

Paolo Gondolo thuộc trường Đại học Utah ở Mĩ tin rằng cơ chế mới trên là hợp lí, nhưng ông nghi ngờ là không biết nó có thể dùng trong tìm kiếm vật chất tối hay không. “Cho dù một ngôi sao lạ có được phát hiện ra chăng nữa, thì cũng khó mà nói nó có được hình thành bởi sự phân hủy vật chất tối hay không”, ông nói.

Sự ủng hộ thận trọng cho cơ chế vật chất tối cũng có từ phía Dejan Stojkovic thuộc trường Đại học Bang New York ở Buffalo. Ông nói quá trình này “có thể hiện thực hóa trong tự nhiên”. Nhưng ông giữ quan điểm rằng tính bền vững của ngôi sao lạ trong kịch bản này cần phải nghiên cứu. “Nếu sự phân hủy WIMP quá nhanh hoặc quá chậm, thì ngôi sao có thể không bao giờ đạt tới sự cân bằng nhiệt động lực học”, ông nói.



Phát hiện có nước trên một tiểu hành tinh thứ hai Băng nước trên các tiểu hành tinh có lẽ phổ biến hơn người ta trông đợi, theo một nghiên cứu mới công bố hôm 7/10 tại cuộc họp lớn nhất thế giới của các nhà hành tinh học.

Ảnh: Gabriel Pérez, Instituto de Astrofisica de Canarias, Tây Ban Nha

Hai đội nghiên cứu đã làm mưa gió trên các tờ báo ở Mĩ hồi tháng 4 rồi với việc trưng bày bằng chứng đầu tiên của nước đóng băng và các phân tử hữu cơ trên một tiểu hành tinh nay lại phát hiện thấy tiểu hành tinh 65 Cybele cũng có chứa nước.

“Khám phá này cho thấy vùng này của hệ mặt trời của chúng ta chứa nhiều nước hơn người ta lường trước”,

phát biểu của giáo sư Humberto Campins tại Đại học Trung Florida. “Và nó ủng hộ lí thuyết cho rằng các tiểu hành tinh có lẽ đã va chạm với Trái đất và mang đến cho hành tinh của chúng ta nước và những viên gạch cấu trúc của sự sống hình thành và phát triển ở đây”.

Campins trình bày các kết quả của đội trong Hội nghị Hành tinh học thường niên lần thứ 42 ở Pasadena, California, tổ chức vào hôm 8/10.

Tiểu hành tinh 65 Cybele hơi lớn hơn tiểu hành tinh 24 Themis – đối tượng của bài báo đầu tiên của đội. Cybele có đường kính 290 km. Themis có đường kính 200 km. Cả hai nằm trong cùng một vùng thuộc vành đai tiểu hành tinh giữa Hỏa tinh và Mộc tinh.

Bài báo tường thuật kết quả mới này của họ sẽ được đăng trên tạp chí châu Âu "Astronomy and Astrophysics."

Campins là một chuyên gia về tiểu hành tinh và sao chổi. Ông đã thu hút sự chú ý với bài báo công bố trên tạp chí Nature trình bày bằng chứng đầu tiên của nước đóng băng và các phân tử hữu cơ trên tiểu hành tinh 24 Themis. Ông còn làm việc trong vài sứ mệnh khoa học với NASA và Cơ quan Vũ trụ châu Âu.

Nguồn: Đại học Trung Florida, Physorg.com


Hubble phát hiện vũ trụ sơ khai bị quá nhiệt Nếu bạn nghĩ sự ấm lên toàn cầu là tồi tệ, thì 11 tỉ năm trước đây, toàn bộ vũ trụ chịu một sự ấm lên rộng khắp, còn tồi tệ hơn nhiều.

Biểu đồ thể hiện sự phát triển của vũ trụ từ Big Bang cho đến hiện nay. Ảnh: NASA, ESA, và A. Feild (STScI)

Hệ quả là những xung bức xạ dữ dội phát ra từ những lỗ đen háu đói làm ức chế sự phát triển của một số thiên hà nhỏ trong 500 triệu năm.

Đây là kết luận của một đội gồm các nhà thiên văn sử dụng những khả năng mới của Kính thiên văn vũ trụ

Hubble của NASA để khảo sát vũ trụ xa xôi, không nhìn thấy.

Sử dụng Máy quang phổ Nguồn gốc Vũ trụ (COS) mới lắp đặt, họ đã nhận ra một thời kì, từ 11,7 đến 11,3 tỉ năm trước đây, khi vũ trụ tước electron ra khỏi các nguyên tử helium nguyên thủy – một quá trình gọi là sự ion hóa. Quá trình này làm nóng chất khí giữa các sao và ngăn không cho nó co lại do hấp dẫn để tạo ra những thế hệ sao mới ở một số thiên hà nhỏ. Những thiên hà khối lượng nhỏ nhất thậm chí còn không thể giữ được chất khí của chúng, và nó thoát trở ra vào không gian giữa các sao.

Michael Shull thuộc trường Đại học Colorado và đội của ông có thể tìm ra các vạch phổ hấp thụ helium trong ánh sáng tử ngoại phát ra từ một quasar – nhân sáng rỡ của một thiên hà hoạt động. Ngọn hải đăng quasar tỏa sáng qua các đám mây khí trên đường đi, nếu không thì không thể nhìn thấy, giống như ngọn đèn hải đăng tỏa sáng trong sương mù. Chùm tia đó cho phép khảo sát mẫu-nhân của các đám mây khí nằm giữa các thiên hà trong vũ trụ sơ khai.

Vũ trụ đã trải qua một làn sóng nhiệt ban đầu cách đây hơn 13 tỉ năm trước khi năng lượng từ những ngôi sao khối lượng lớn sơ khai làm ion hóa hydrogen lạnh lẽo giữa các sao do Big Bang để lại. Thời kì này thật ra được gọi là thời kì ion hóa trở lại vì ban đầu các hạt nhân hydrogen ở trong một trạng thái ion hóa, không bao lâu sau Big Bang.

Nhưng Hubble tìm thấy mất khoảng 2 tỉ năm nữa thì vũ trụ mới tạo ra các nguồn bức xạ tử ngoại với năng lượng đủ để làm xáo trộn và làm ion hóa trở lại helium nguyên thủy cũng sinh ra trong Big Bang.

Bức xạ này không do các ngôi sao phát ra, mà từ các quasar. Thật ra, thời kì khi helium đang bị ion hóa trở lại tương ứng với một thời khắc ngắn ngủi trong lịch sử của vũ trụ khi các quasar là dồi dào nhất.

Vũ trụ khi đó ồn ào trở lại. Các thiên hà thường xuyên va chạm, và các lỗ đen siêu khối tại tâm của các thiên hà nuốt chửng lấy chất khí đang rơi vào. Các lỗ đen hung hăng biến đổi một phần năng lượng hấp dẫn của khối lượng này thành bức xạ tử ngoại xa cường độ mạnh làm các thiên hà bùng cháy. Kết quả là helium giữa các sao bị hâm nóng từ 18 000 độ Fahrenheit lên gần 40 000 độ. Sau khi helium bị ion hóa trở lại trong


vũ trụ, chất khí giữa các sao một lần nữa lại lạnh đi và các thiên hà lùn có thể lấy lại vị thế bình thường. “Tôi hình dung các thiên hà lùn có thể hình thành nhiều hơn một chút nếu như sự ion hóa trở lại helium đã không xảy ra”, Shull nói.

Cho đến nay, Shull và đội của ông chỉ có một hướng nhìn để đo sự chuyển tiếp helium, nhưng đội khoa học

COS đã có kế hoạch sử dụng Hubble để nhìn vào những hướng khác để xem sự ion hóa trở lại helium có xảy ra đồng đều trong khắp vũ trụ hay không.

Nguồn: ESA/Trung tâm Thông tin Hubble, Physorg.com


Phát hiện một hành tinh ngoài hệ mặt trời cỡ trái đất Đến nay, có hơn 490 hành tinh ngoài hệ mặt trời đã được xác nhận. Phần lớn là những hành tinh khí khổng lồ giống như Mộc tinh, nhưng chúng kì lạ hơn nhiều vì nhiều hành tinh quay gần ngôi sao của chúng và nóng hơn Mộc tinh rất nhiều (một số còn quay quanh ngôi sao của chúng ở gần hơn cự li từ Thủy tinh đến Mặt trời).

Ảnh minh họa hệ hành tinh ngoài hệ mặt trời quay xung quanh ngôi sao Kepler-9. Các nhà thiên văn đã phát hiện ra một hành tinh cỡ trái đất trong hệ này. Ảnh: NASA, Kepler, T. Pyle

Dữ liệu mới có tính cách mạng đối với các nhà thiên văn đang cố gắng tìm hiểu hệ mặt trời và các hành tinh của nó đã phát triển như thế nào, nay với hàng trăm mẫu để mà phân tích thay vì chỉ một mẫu (hành tinh của chúng ta). Khi các kĩ thuật tìm kiếm được cải tiến và trau chuốt, các nhà khoa học sục sạo tìm các hành tinh giống trái đất: những hành tinh có khối lượng và kích cỡ ngang như Trái đất, và nằm cách ngôi sao chủ của chúng một cự li sao cho nước ở thể lỏng (cái gọi là “vùng ở được”, vì nước lỏng là thiết yếu cho sự sống như trước nay chúng ta biết).

Phi thuyền Kepler đã được phóng lên hồi tháng 3/2009 để nghiên cứu các hành tinh ngoài hệ mặt trời. Một trong những mục tiêu chính của nó là dò tìm các hành

tinh kiểu địa cầu trong những vùng ở được. Kể từ khi phóng lên, nó đã săm soi hơn 150.000 ngôi sao, tìm kiếm những dấu hiệu lu mờ đi cho thấy một hành tinh đã đi ngang qua phía trước ngôi sao (sự đi qua), do đó chặn mất một phần ánh sáng sao không đến được Trái đất. Tất nhiên, có nhiều hiệu ứng khác có thể đồng thời làm lu mờ ánh sáng của một ngôi sao, thí dụ như các vết đen. Ngoài ra, việc mô phỏng các tính chất của hành tinh (khối lượng, bán kính quỹ đạo) thật phức tạp bởi sự có mặt của nhiều hành tinh, và khi nào thì một hành tinh là có khả năng cao hơn những yếu tố khác. Tuy nhiên, cho đến nay, các nỗ lực dò tìm và mô phỏng đã đơm hoa kết trái, mặc dù không có đội khoa học nào, đội Kepler hay bất kì đội nào khác, báo cáo đã tìm thấy một hành tinh giống trái đất.

Tuy nhiên, việc săn lùng những trái đất khác đang tiến triển tốt đẹp. Viết trên số ra mới nhất của tạp chí Science, một đội gồm 12 nhà thiên văn CfA, đứng đầu là Matt Holman, cùng với một nhóm đông đảo đồng nghiệp, tường thuật việc sử dụng kính thiên văn Kepler khám phá ra một hành tinh ngoài hệ mặt trời cỡ trái đất. Họ đã phân tích thận trọng chuyển động quỹ đạo của hai hành tinh ngoài hệ mặt trời cỡ Thổ tinh nằm trong một hệ gọi là Kepler-9, và nhận thấy bằng cách tính toán kĩ lưỡng chuyển động của chúng, họ có thể trừ ra các tác dụng của chúng để săn tìm những sự lu mờ đi còn nhỏ hơn nữa, nhỏ bằng 0,02% cường độ ánh sáng sao.

Họ tường thuật việc tìm ra một hành tinh có kích cỡ chỉ khoảng 1,5 bán kính trái đất, khiến nó là một trong những hành tinh ngoài hệ mặt trời nhỏ nhất từng được biết đến. Tuy nhiên, hành tinh này quay một vòng xung quanh ngôi sao của nó (một “năm” của nó) chỉ mất 1,5924 ngày, vì thế nó ở rất gần ngôi sao của nó, nóng và hoàn toàn không giống trái đất. Tuy nhiên, nó tiêu biểu cho một bước phát triển quan trọng hướng đến tìm kiếm những hành tinh nhỏ. Không giống như những khám phá khác mới đây (như việc khám phá ra một hành tinh ở trong vùng ở được, nhưng lớn hơn Trái đất nhiều lần), hành tinh mới này đủ nhỏ để người ta tăng thêm kì vọng và hứng thú cho việc sớm tìm ra những trái đất khác ngoài hệ mặt trời.

Nguồn: Trung tâm Thiên văn Vật lí Harvard-Smithsonian, PhysOrg.com


Graphene giúp nâng cấp phương pháp tán xạ Raman tăng cường bề mặt

Màu tía, SiO2; màu hơi xanh, graphene; màu vàng, các điện cực Au và các chấm. (a) Ảnh chụp toàn bộ mẫu; (b, c) các chấm vàng trên SiO2. (Ảnh: ACS Nano)

Tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) là một phương pháp mạnh nhận dạng các phân tử ở những hàm lượng rất thấp – một kĩ thuật tỏ ra rất hữu dụng trong chẩn đoán y khoa, pháp lí, và nhận dạng những loại thuốc mới. Nhưng bất chấp sự thành công của nó,

các nhà khoa học đã phải vật lộn với việc tìm hiểu cơ sở vật lí ẩn sau cách thức SERS hoạt động.

Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã phát hiện thấy họ có thể làm tăng cường tương tác giữa ánh sáng và vật chất bằng cách khai thác các dao động tập thể của các electron mặt gọi là plasmon mặt. Các trường ánh sáng được tăng cường khi chúng cộng hưởng với những plasmon này, dẫn tới SERS và những kĩ thuật tăng cường bề mặt khác. Thật vậy, các nhà khoa học đã thành công trong việc tăng cường các tín hiệu tán xạ Raman lên tới 1014 lần khi các phân tử nằm trong những “điểm nóng” cấu trúc nano ngẫu nhiên trên các bề mặt kim loại.

Tuy nhiên, các nhà khoa học không hiểu trọn vẹn những cấu trúc nano nào gây ra những điểm nóng tốt nhất hoặc làm thế nào tạo ra các chất SERS có sự tăng cường đồng đều trên những diện tích lớn. Đây là vì đa số các hệ SERS đã nghiên cứu trước đây đều dựa trên các cấu trúc nano ngẫu nhiên, chúng có các tính chất biến thiên từ thí nghiệm này sang thí nghiệm khác. Sự không đồng nhất này còn làm cho việc so sánh định lượng giữa lí thuyết và thí nghiệm tỏ ra khó khăn.

Để khắc phục những vấn đề này, Andrea Ferrari và các đồng nghiệp tại trường Đại học Cambridge cùng với các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Manchester và Đại học Ioannina đã nghiên cứu SERS bằng các cấu trúc nano kim loại lớn lên trên graphene. Là một tấm carbon chỉ dày một nguyên tử, graphene được chọn vì nó cung cấp những bề mặt lớn, đồng đều, và hầu như không có khiếm khuyết. Hơn nữa, phổ Raman của graphene đã được người ta biết rõ.

Đội nghiên cứu đã tạo ra những ma trận vuông gồm các chấm vàng trên graphene với khoảng cách giữa các chấm là 320 nm. Các chấm dày khoảng 80 nm và có bán kính 210 nm ở một số ma trận và 140 nm ở những ma trận khác. Sau đó, các nhà nghiên cứu so sánh phổ Raman của graphene trần với phổ graphene có các chấm, và nhận thấy sự tăng cường đáng kể khi có mặt các chấm.

Để tìm hiểu tốt hơn vì sao sự tăng cường ấy lại xảy ra, đội nghiên cứu đã lập mô phỏng hệ của họ bằng cách xét các chấm kim loại có kích cỡ khác nhau đặt trên graphene. Sau đó, họ giải hệ phương trình Maxwell cho mỗi mẫu, sử dụng “phương pháp miền thời gian chênh lệch hữu hạn”.


Ferrari và các đồng nghiệp đã quan sát thấy sự tăng cường đáng kể của tín hiệu Raman và nhận thấy sự tăng cường đó tỉ lệ nghịch với lũy thừa mười của khoảng cách giữa graphene và tâm của hạt nano kim loại. “Những kết quả này có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn cơ sở vật lí SERS của các chất liệu 2D”, Ferrari nói. “Công trình trên cũng chứng tỏ các cấu trúc nano plasmon tính có thể tăng cường sự hấp thụ và tán xạ ánh sáng từ các chất liệu 2D, như graphene, cái có thể có các ứng dụng trực tiếp cho các bộ dò ánh sáng và các bộ cảm biến quang”.

Thừa thắng trên những kết quả này, đội nghiên cứu hiện sẽ cố gắng tối ưu hóa chất nền SERS để thu được

sự tăng cường còn lớn hơn nữa bằng cách sử dụng các kim loại và các hình dạng chấm khác nhau. “Chúng tôi cũng sẽ thực hiện các cấu trúc nano plasmon tính trên những dụng cụ khác nhau chế tạo từ graphene”, Ferrari tiết lộ.

“Chúng tôi đoan chắc rằng nghiên cứu này sẽ trở thành một tham khảo quan trọng trong lĩnh vực SERS và sẽ kích thích các nghiên cứu tiếp theo”, Andrea Ferrari nói.



Vén màn bí mật của sự sinh tơ

Ảnh: Hội Hóa học Hoàng gia

Các bí ẩn của sức bền phi thường của tơ tằm có thể được hé lộ bởi các thí nghiệm tán xạ neutron đang được thực hiện ở Pháp. Những kết quả ban đầu cho thấy con tằm quay tơ của chúng trong một quá trình có vẻ hoàn toàn trái ngược với cái người ta trông đợi. Ở góc độ gia dụng, các kết quả trên có thể cung cấp một số gợi ý thực tiễn cho những ai đang phân vân không biết giặt giũ các sản phẩm tơ tằm của mình như thế nào.

Là một chất liệu tao nhã, nhưng tơ tằm hết sức bền, nó có suất căng có thể sánh với thép – những tính chất kết hợp đó khiến tơ tằm là một sản phẩm đáng khao khát. Nhưng mặc dù đã và đang có mặt trong các sản phẩm dệt sang trọng trong hàng thế kỉ qua, quá trình tạo tơ bên trong cơ thể sâu tằm vẫn còn là cái gì đó bí ẩn, với các nhà khoa học khác nhau đề xuất những lời giải thích khác nhau.

Một trong những hạn chế thực tế khi nghiên cứu tơ tằm là tại bất kì một thời điểm nào cho trước, mỗi con sâu tằm chỉ có những lượng nhỏ tiền protein của tơ bên trong cơ thể của nó. Vì thế, mọi chương trình khoa học nghiên cứu tơ tằm đòi hỏi phải bảo dưỡng những số lượng lớn sâu tằm sau khi thận trọng trích ra các mẫu tơ. Lường trước những khó khăn này, các nghiên cứu tơ trước đây đã sử dụng các protein tơ “tái sinh”, thu được bằng cách phá vỡ kén tằm với hàm lượng muối cao rồi trộn lẫn các mẫu với nhau.

Trong nghiên cứu này, một đội khoa học, đứng đầu là Cedric Dicko ở trường Đại học Oxford, lần đầu tiên đã nghiên cứu sự sản sinh tơ nguyên chất, trích từ trong những lượng nhỏ lấy từ sâu tằm. Sử dụng một loạt thí nghiệm tán xạ neutron góc nhỏ tại Viện Laue-Langevin (ILL), đội khoa học đã có thể miệt mài trên những mẫu tương đối nhỏ của các phân tử sinh học cỡ lớn tạo nên tơ.

Đội của Dicko phát hiện thấy các protein có dồi dào bên trong sâu tằm, với nồng độ lên tới 400 mg/ml. Thật không may, với nồng độ này, các protein biểu hiện rất ít tương tác, thay vì thế lại tạo ra một cấu trúc xoắn ốc đặc với bán kính xoay khoảng 90 nm. Tuy nhiên, tình huống thay đổi khi các nhà nghiên cứu pha loãng dung dịch tơ với nước, làm cho các protein mở nếp đến 130 nm và bắt đầu kết hợp thành những sợi tơ có trật tự.

“Đây là một nồng độ cao khác thường để cho các protein giữ được sự ổn định khuếch tán trong toàn dung dịch”, Dicko nói. “Lạ lùng hơn, khi nồng độ giảm xuống, các protein bắt đầu giãn ra và chảy đi, cho đến khi cuối cùng chúng co cụm lại với nhau – đây là quá trình ngược với cái chúng tôi trông đợi”.

Kết quả là nước giữ một vai trò quan trọng trong việc mang lại sức bền cho tơ có những gợi ý cho những ai đang sở hữu các sản phẩm tơ tằm. “Việc sấy khô tơ có thể làm thoát hết hơi ẩm và làm yếu sợi vải trong quần áo bằng tơ tằm, làm cho chúng dễ bị hỏng hơn”, giải thích của Phil Callow, một trong các nhà nghiên cứu, làm việc tại ILL. Tuy nhiên, Callow cho biết nếu như ai đó đã phạm sai lầm là sấy khô chiếc áo bằng tơ tằm, thì họ có thể đưa nó trở về điều kiện ban đầu bằng cách nhẹ nhàng cho nó hút hơi nước.

Callow cho biết neutron được dùng để khảo sát tơ tằm vì chúng có các lợi thế so với những thí nghiệm nhiễu xạ khác, thí dụ như tia X, những thí nghiệm có thể làm hỏng mẫu đang nghiên cứu. Ông tiết lộ, Dicko sắp trở lại ILL vào tháng 12 tới để tiếp tục nghiên cứu này, bằng cách khảo sát các tác động của sự biến thiên nhiệt độ lên sự sinh tơ.



Va chạm với tiểu hành tinh gây phá hủy tầng ozone

Tranh minh họa một tiểu hành đang lao xuống cái ngày nay là vùng đông nam Mexico. Hậu quả của cú va chạm tiểu hành tinh khủng khiếp này, xảy ra cách nay chừng 65 triệu năm, là sự tuyệt chủng của loài khủng long và nhiều loài khác trên Trái đất. (Ảnh: NASA/JPL-Caltech, tranh của Donald E Davis)

Theo một đội nghiên cứu người Mĩ, một vụ va chạm tiểu hành tinh cỡ trung bình với đại dương có thể làm tiêu hao trầm trọng tầng ozone trong nhiều năm. Sự phá hủy như vậy sẽ phơi mặt đất ra trước hàm lượng bức xạ tử ngoại cao gấp ba lần so với bất kì mức nào đã được ghi nhận trên Trái đất.

Còn những tiểu hành tinh cỡ lớn, thí dụ như tảng đá vũ trụ 15 km đã gây tuyệt diệt loài khủng long, thì khét tiếng với sức mạnh phá hoại của chúng, các tiểu hành tinh cỡ trung, với đường kính từ 100 m đến 1 km, cũng có khả năng giáng đòn tiêu diệt toàn cầu đối với sinh quyển. Các mô hình thông thường tập trung vào những cú va chạm đại dương cỡ trung, phân tích các tác động tức thời, thí dụ như sóng thần, hay sự biến đổi khí hậu do những lượng lớn bụi bị bắn vào khí quyển. Nay, một nhóm nghiên cứu, đứng đầu là Elisabetta Pierazzo tại Viện Khoa học Hành tinh ở Arizona, Hoa Kì, là nhóm đầu tiên mô phỏng các tác động trên tầng ozone từ một cú va chạm tiểu hành tinh với đại dương cỡ trung bình.

Pierazzon cùng đồng nghiệp đã khảo sát bụi phóng xạ phát sinh từ hai kịch bản va chạm ở vĩ độ trung bình:

một tiểu hành tinh đường kính 500 m và một tiểu hành tinh 1 km, cả hai va chạm với đại dương sâu 4 km ở tốc độ 18 km/s. Sử dụng một mô hình vật lí chấn động 3D, họ nhận thấy 4,4 × 1012 kg và 4,2 × 1013 kg nước, gồm nước lỏng và hơi nước, sẽ bị bắn lên 1000 km vào khí quyển trong từng trường hợp tương ứng. Sau đó, họ sử dụng một mô hình độc lập khác để dự báo tác động của lượng nước này lên cơ chế hóa học và động lực học của khí quyển, có tính đến các yếu tố như bức xạ tử ngoại đến, các quá trình cực quang và sự kéo theo ion.

“Bạn không những làm nước vọt lên, mà là nước biển vọt lên, chúng có chứa các nguyên tố như chlorine và bromine. Những nguyên tố này làm cho tầng ozone trở nên rất hoạt tính và bị phá hủy bởi sự có mặt của chúng”, Pỉeazzo phát biểu với physicsworld.com.

Mô hình đã chạy mô phỏng vài năm sau cú va chạm và các kết quả cho thấy sự phá hủy đáng kể, kéo dài, đối với tầng ozone. Với cú va chạm lớn hơn, đội nghiên cứu nhận thấy: sự tiêu hao ozone sẽ đạt tới hơn 70% trong hơn 2 năm ở những vĩ độ trung bình-cao; sẽ có sự tiêu hao toàn cầu hơn 50% trong hơn 1 năm; cả hai bán cầu sẽ chịu sự tiêu hao ozone liên tục hơn 40% trong 3,5 năm. “Tác động có thể sáng với sự tiêu hao ozone gần đấy gây ra bởi các chất thải CFC. Ngoại trừ, thay vì chỉ hạn chế ở những vùng cực, nó mang tính toàn cầu, chúng tôi thấy nó ở mọi nơi: cả ở vĩ độ cao lẫn vĩ độ thấp”, Pỉeazzo giải thích.

Vì khả năng chặn bức xạ tử ngoại gây nguy hiểm của tầng ozone bị suy yếu, nên sinh quyển sẽ bị ảnh hưởng đáng kể; các biến đổi đối với sự tăng trưởng thực vật và ADN phân tử nằm trong số những hệ quả có thể xảy ra. Sự sản xuất thực phẩm cũng bị tác động tiêu cực; ước tính trên lỗ thủng ozone CFC cho thấy sự giảm 16% ozone có thể gây giảm 5% nồng độ phiêu sinh vật trong đại dương, làm ảnh hưởng dây chuyền là giảm sản lượng đánh bắt cá hàng năm đi 7%, hay tương đương 7 triệu tấn cá mỗi năm.

Con người cũng sẽ là đối tượng chịu sự nguy hại trực tiếp. Cường độ của bức xạ tử ngoại, cái thường gây ra bệnh cháy sạm da, được đo theo Chỉ số Tử ngoại Quốc tế (UVI). Bức xạ đạt tới giá trị 11 được xếp loại là “cực kì nguy hiểm” và có khả năng gây ra sự cháy sạm da trong vòng vài phút. Chỉ số UVI cao nhất từng được ghi nhận trên Trái đất là 20 trong vùng Puna de Atacama thuộc dãy Andes Argentina; mô hình của


Pỉeazzo tiên đoán giá trị UVI rộng khắp là hơn 20 trong 2 năm đầu tiên ở những vĩ độ lên tới 70o, đạt cực đại tại giá trị UVI 56 ở khoảng 27o Bắc sau một cú va chạm 1 km.

Những kết quả này bổ sung thêm những tác động tức thời đã được mô phỏng bởi những nghiên cứu trước đây nhằm tạo ra một bức tranh to hơn của hậu quả của một cú va chạm tiểu hành tinh với đại dương cỡ trung. “Ngoài những tác động đã nêu trong công trình này, một tiểu hành tinh 1 km va chạm với đại dương sẽ giải phóng năng lượng tương đương tới 50.000 triệu tấn TNT. Nó sẽ tạo ra một miệng hố trong nước rộng hơn 15 km, sinh ra sóng thủy triều với độ cao cực đại gần

40 m”, Joanna Morgan, nhà vật lí địa cầu tại trường Imperial College, London, cho biết.

Tuy nhiên, những sự kiện như vậy có khả năng là hiếm. “Một cú va chạm tiểu hành tinh 1 km đã không xảy ra trong lịch sử ghi nhận của loài người. Nhưng, người ta cho rằng những sự kiện như thế đã từng xảy ra trong quá khứ của Trái đất, có lẽ với tần suất chừng một lần trong mỗi triệu năm hay tương đương”, Alan Fitzsimmons, một nhà nghiên cứu tiểu hành tinh gần Trái đất tại trường Đại học Queen ở Belfast, Anh, phát biểu.

Nguồn: physicworld.com


Khí cầu Nam Cực phát hiện ra các tia vũ trụ lạ

Một kính thiên văn neutrino khai thác bề dày của băng Nam Cực và một khí cầu khổng lồ đang bất ngờ phát hiện ra những tia vũ trụ năng lượng cực cao một cách bí ẩn.

ANITA là một máy dò sóng vô tuyến gắn trên một khí cầu khổng lồ thả ở độ cao 38 km. Nó được thiết kế để phát hiện ra các sóng vô tuyến sinh ra khi một neutrino vũ trụ năng lượng cao lao vào lớp băng dày bên dưới.

Mặc dù ANITA chưa thu được tín hiệu này, nhưng nó đã tìm thấy một loại hạt khác: các tia vũ trụ năng lượng cực cao. Đây là các proton và các hạt nhân tích điện khác từ không gian lao vào với năng lượng cao một cách bí ẩn.

Ban đầu, kiểu phân bố bất ngờ của các sóng vô tuyến mà ANITA nhìn thấy bị xem là tín hiệu nhiễu. Sau đó, Eric Grashorn thuộc trường Đại học Bang Ohio ở Columbua và các đồng nghiệp lưu ý thấy một số sóng vô tuyến này có một kiểu tương tự trong sự phân bố tần số của chúng.

Trong cái Grashorn gọi là một “khám phá may mắn”, đội của ông đã phân tích thấy những tín hiệu này sinh ra bởi các electron tốc độ cao được tạo ra khi các tia vũ trụ va chạm với các phân tử trong không khí. Những electron này chuyển động xoắn ốc trong từ trường của Trái đất, làm phát ra sóng vô tuyến.

“Họ thật sự đã tìm ra một phương pháp mới dò tìm các tia vũ trụ năng lượng cao”, phát biểu của Francis Halzen thuộc trường Đại học Wisconsin ở Madison. Halzen là một cộng tác viên của IceCube, một kính thiên văn neutrino khổng lồ chôn dưới băng Nam Cực.

Khí cầu khổng lồ ANITA bay lên cao 38 km trên vùng băng Nam Cực. (Ảnh: Nhóm Barwick /Đại học California Irvine)

Cho đến nay, ANITA đã thu được 16 tín hiệu tia vũ trụ năng lượng cực cao. Với khả năng quét qua một khu vực rộng lớn, chiếc kính thiên văn khí cầu trên một ngày nào đó sẽ có thể kình địch với Đài thiên văn Pierre Auger ở Argentina, nơi được xây dựng đặc biệt để dò tìm tia vũ trụ. Halzen nhận xét rằng việc phát hiện ra tia vũ trụ của ANITA cuối cùng có thể cũng quan trọng như sứ mệnh neutrino ban đầu của nó.



Lần đầu tiên quan sát thấy trực tiếp một electron phóng thích khỏi nguyên tử Các nhà vật lí tại trường Đại học California, Berkeley, hợp tác với các nhà nghiên cứu đến từ Viện Quang học Lượng tử Max Planck và Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley thuộc Bộ Năng lượng Mĩ, đã trở thành những người đầu tiên quan sát thấy chuyển động của các electron hóa trị, hay electron lớp ngoài cùng, của một nguyên tử một cách trực tiếp qua nghiên cứu sự giải phóng electron từ một nguyên tử bằng một xung laser cường độ mạnh.

Trong các thí nghiệm, một electron trong nguyên tử krypton được giải phóng bởi một xung laser kéo dài chưa tới bốn femto giây (một femto giây là một phần triệu tỉ của một giây). Quá trình này để lại phía sau một nguyên tử với một lỗ trống tích điện dương dao động trong lớp vỏ hóa trị, cơ sở phát sinh các hàm sóng điện tử của nguyên tử.

Cac nhà khoa học, đứng đầu là tiến sĩ Steve Leone, một chuyên gia về laser cực nhanh và mới đây là người nhận được quỹ hỗ trợ của Cơ quan An ninh Khoa học và Công nghệ Quốc gia, đã sử dụng một xung ánh sáng tử ngoại cực ngắn, xung kéo dài m150 atto giây (một atto giây là một phần tỉ tỉ của một giây), để bắt giữ và chụp ảnh chuyển động của các electron hóa trị, lần đầu tiên.

Nghiên cứu về các chuyển động electron như thế này là cái người ta kì vọng sẽ cho phép các nhà khoa học

điều khiển tốt hơn đối với các quá trình và các chất liệu sẽ cải thiện ngành điện tử học tốc độ cao và các nguồn năng lượng phi carbon.

“Nếu chúng ta muốn hiểu rõ điện tử học tốc độ cao, thì chúng ta phải bằng cách các liên kết phân tử đang biến đổi trong các phản ứng hóa học và chuyển động của các electron trong các phản ứng hóa học hoặc trong các chất rắn phức tạp, nhưng công việc chỉ có thể thực hiện bằng cách đóng băng thời gian trong một femto giây”, Leone nói.

Tiến sĩ Michael R. Berman, nhà quản lí dự án tại AFOSR, người phụ trách giám sát các nhà khoa học trên, tin rằng nghiên cứu của họ là một thí dụ tao nhã nữa của những khả năng mới của các xung atto giây đối với việc khảo sát động lực học của các chuyển động electron.

Chương trình này sẽ mở ra những cánh cửa mới tiến sang khảo sát các quá trình vật lí cơ bản ở những cấp độ thời gian nhanh hơn bao giờ hết.

“Những công cụ mới này sẽ đưa chúng ta đến khảo sát cơ sở động lực học electron trong các chất liệu và các chất bán dẫn, và có thể giúp chúng ta tìm hiểu và giảm bớt các quá trình thất thoát electron để chế tạo các dụng cụ điện tử, như pin mặt trời chẳng hạn, hiệu quả hơn, và mang việc xử lí dữ liệu điện tử đến mức cao nhất của nó”.



Cấu trúc khổng lồ đầu tiên của vũ trụ Các nhà thiên văn sử dụng Kính thiên văn Nam Cực cho biết họ vừa phát hiện ra đám thiên hà lớn nhất từng thấy từ trước đến nay ở cự li 7 tỉ năm ánh sáng. Đám thiên hà trên, tên gọi là SPT-CL J0546-5345, có khối lượng khoảng bằng 800 nghìn tỉ Mặt trời, và chứa hàng trăm thiên hà.

Ảnh hồng ngoại/quang học màu tượng trưng của một đám thiên hà lớn nằm cách Trái đất 7 tỉ năm ánh sáng. Đám này có khối lượng bằng 800 nghìn tỉ Mặt trời. Góc nhìn là 4 x 4 phút cung (Ảnh: NASA/JPL-Caltech/M. Brodwin/J. Mohr (LMU Munich)

“Đây là một trong những đám thiên hà khối lượng lớn nhất từng được tìm thấy ở khoảng cách này”, phát biểu của Mark Brodwin, một nhà thiên văn tại Trung tâm Thiên văn vật lí Harvard-Smithsonian. Brodwin là người đứng đầu nhóm tác giả của bài báo công bố phát hiện trên, đăng trên tạp chí Astrophysical Journal.

Độ lệch đỏ là số đo cho biết một vật thể ở xa đang chuyển động ra xa như thế nào do sự giãn nở của vũ trụ. Nằm trong chòm sao phương nam Pictor (Thợ sơn), đám thiên hà trên có độ lệch đỏ z = 1,07. Giá trị này cho biết nó nằm cách chúng ta 7 tỉ năm ánh sáng, nghĩa là chúng ta thấy nó xuất hiện cách đây 7 tỉ năm rồi, khi mà vũ trụ mới bằng nửa nửa tuổi của nó ngày nay và hệ mặt trời của chúng ta còn chưa tồn tại.

Mặc dù trẻ như vậy, nhưng đám thiên hà trên hầu như đồ sộ như đám Coma láng giềng. Kể từ đó, nó đã phát triển thêm khoảng bốn lần. Nếu chúng ta có thể thấy nó như nó xuất hiện ngày nay, thì nó sẽ là một trong những đám thiên hà đồ sộ nhất trong vũ trụ.

“Đám thiên hà này gồm toàn các thiên hà “cổ”, nghĩa là nó phải đến với nhau rất sớm trong lịch sử của vũ trụ - trong vòng hai tỉ năm đầu tiên”, Brodwin nói.

Các đám thiên hà như thế này có thể dùng để nghiên cứu cách thức vật chất tối và năng lượng tối tác động đến sự phát triển của các cấu trúc vũ trụ. Đã lâu lắm rồi, vũ trụ mỗi lúc một nhỏ hơn và đặc hơn, cho nên sự hấp dẫn có tác động lớn hơn. Đó là lúc thuận lợi hơn cho các đám thiên hà phát triển, đặc biệt trong những vùng đậm đặc hơn những vùng xung quanh của chúng.

“Bạn có thể nói kẻ giàu ngày một giàu hơn, và sự đậm đặc mỗi lúc một đặc hơn”, nhà thiên văn Harvard, Robert Kirshner, bình luận.

Khi vũ trụ giãn nở ở một tốc độ tăng dần do năng lượng tối, nó khuếch tán mạnh hơn. Năng lượng tối ngày nay lấn át lực hút của sự hấp dẫn kìm hãm sự hình thành của những đám thiên hà mới.

Brodwin cùng các đồng nghiệp theo dõi đối tượng của họ trong 200 độ vuông dữ liệu đầu tiên thu thập từ Kính thiên văn Nam Cực (SPT). SPT hiện đang hoàn tất cuộc khảo sát sóng mili mét tiên phong của nó trên một mảng trời rộng, bao quát 2500 độ vuông.

Họ đang săm tìm các đám thiên hà khổng lồ, sử dụng hiệu ứng Sunyaev-Zel'dovich – sự nhiễu nhỏ của bức xạ nền vi sóng vũ trụ (tàn dư của Big Bang, đến từ mọi hướng). Những sự nhiễu như vậy sinh ra bức xạ nền đi qua một đám thiên hà lớn.

Khảo sát theo hiệu ứng này có những lợi thế đáng kể so với những kĩ thuật tìm kiếm khác. Nó có tác dụng đối với các đám thiên hà rất xa cũng như với các đám láng giềng, cho phép các nhà thiên văn tìm ra các đám rất hiếm, xa xôi, và khối lượng lớn. Ngoài ra, nó còn mang lại các phép đo rất chính xác của khối lượng của những đám này, điều quan trọng để làm sáng tỏ bản chất của năng lượng tối.


Mục tiêu chính của chương trình khảo sát SPT là tìm kiếm một mẫu lớn gồm các đám thiên hà lớn để đi phương trình trạng thái của năng lượng tối, cái mô tả đặc trưng cho sự lạm phát vũ trụ và sự giãn nở tăng tốc của vũ trụ. Các mục tiêu khác bao gồm việc tìm hiểu sự tiến triển của chất khí nóng bên trong các đám thiên hà, nghiên cứu sự phát triển của các thiên hà lớn trong các đám, và nhận ra các thiên hà xa xôi, bị hội tụ hấp dẫn, và đang hình thành sao ở tốc độ nhanh.

Một khi tìm thấy đám thiên hà xa xôi này, đội khoa học đã nghiên cứu nó với Ma trận Camera Hồng ngoại trên Kính thiên văn vũ trụ Spitzer để định vị các theien hà bên trong đám. Các quan sát chi tiết của tốc độ của những thiên hà này với kính thiên văn Magellan ở Chile chứng tỏ đám thiên hà trên thật sự khổng lồ.

Ảnh chụp quang học của đám thiên hà mới được tìm thấy thể hiện sự mờ đi và nhạt ra như thế nào của những thiên hà này do khoảng cách xa của chúng. Góc nhìn là 4 x 4 phút cung (Ảnh: CTIO/J. Mohr (LMU Munich)

Đội khoa học hi vọng tìm thấy nhiều đám thiên hà khổng lồ khác nữa hiện đang bị lu mờ ở khoảng cách trên, một khi khảo sát Kính thiên văn Nam Cực hoàn tất.

“Sau nhiều năm cố gắng, những thành công ban đầu này là rất hào hướng. Khảo sát SPT trọn vẹn, hoàn thành vào năm tới, sẽ viết lại tập sách về các đám thiên hà lớn nhất trong vũ trụ sơ khai”, Brodwin nói.



Phonon chui hầm qua chân không

Sơ đồ thể hiện một tích ảnh dao động nhiệt (ảo ảnh nhiệt), do điện trường của đầu nhọn STM gây ra trên bề mặt mẫu. (Ảnh: Igor Altfeder)

Nhiệt có thể được dẫn qua một khe chân không cỡ nano mét – đó là điều tưởng như không thể nhưng nay có thể làm được. Theo các nhà nghiên cứu tại Phòng nghiên cứu Không quân ở Ohio, Mĩ, thì nhiệt được truyền qua một hiệu ứng gọi là “sự chui hầm phonon”, trong đó các dao động phân tử lượng tử hóa, gọi là các phonon, dường như đi xuyên qua vùng cấm. Kết quả trên có thể quan trọng cho việc cải tiến các dụng cụ nhiệt điện và cho các mạch điện tử cấp độ nano trong tương lai.

Nhiệt trao đổi giữa hai vật thông qua sự dẫn thường chỉ có thể xảy ra khi các vật tiếp xúc với nhau. Quá trình này xảy ra khi các phonon – các lượng năng lượng dao động – được truyền từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn. Cho đến nay, sự truyền nhiệt như thế được cho là không thể xảy ra giữa những vật không tiếp xúc đặt trong chân không, vì chân không là vùng cấm đối với các phonon, theo như lời giải thích của Igor Altfeder, một thành viên đội nghiên cứu.

Đội nghiên cứu người Mĩ nay đã làm người ta thay đổi nhận thức này bởi việc thật sự đo được dòng nhiệt giữa đầu nhọn platinum-iridium cỡ nano của một kính hiển vi quét chui hầm (STM) giữ ở nhiệt độ phòng và một bề mặt lạnh bằng vàng. Hai vật cách nhau bởi một

khe mỏng 0,3 nm trong chân không. Đầu nhọn được giữ ở nhiệt độ phòng, còn bề mặt vàng được làm lạnh xuống 90, 150 hoặc 210 K.

Chui hầm, chứ không bức xạ

Các nhà nghiên cứu nhận thấy năng lượng nhiệt truyền que khe trống nhỏ xíu đó vượt quá bức xạ Planck một lượng c2/v2 = 1010 (trong đó c là tốc độ ánh sáng, và v là tốc độ âm thanh). Theo các phép đo của họ, điều này có nghĩa là nguyên tử cuối cùng tại chóp nhọn nano tiêu tán nhiệt nhanh hơn 1010 lần lúc bình thường bằng cách tạo ra các phonon bên trong vàng. Và, trái với các giả thuyết trước đây, sự truyền nhiệt không phải do đầu nhọn phát bức xạ vào chân không.

Altfeder cùng các đồng nghiệp thu được kết quả của họ bằng cách thiết lập một ngưỡng điện áp giữa đầu nhọn hiển vi “nóng” và bề mặt lạnh. Sau đó, các nhà nghiên cứu ghi lại dòng điện tạo ra bởi các electron truyền qua khe trống. Vì các electron này bị ảnh hưởng trực tiếp bởi các dao động nhiệt trong cả hai chất liệu, nên một số đo của dòng điện này có thể dùng để tính ra nhiệt độ của điểm đỉnh của đầu nhọn. “Thựt tế nhiệt độ này gần như khớp với nhiệt độ của mẫu cho chúng tôi biết rằng năng lượng thoát ra từ điểm đỉnh của đầu nhọn ở một tốc độ hết sức nhanh”, Altfeder nói.

Theo đội nghiên cứu, sự chui hầm phonon bị chi phối bởi điện trường nằm giữa hai vật. Những điện trường này làm cho đầu nhọn hiển vi và “tích ảnh” của nó bên trong một mẫu dao động đồng bộ với nhau. Nói cách khác, điện trường tại điểm đỉnh đầu nhọn làm cho các electron trong lớp trên cùng của bề mặt vàng dao động ở cùng tốc độ đó.

Công trình này, đăng tải trên tạp chí Physical Review Letters, làm củng cố cho các nghiên cứu lí thuyết gần đây của Mika Prunnila và Johanna Meltaus thuộc Trung tâm Nghiên cứu Kĩ thuật VTT của Phần Lan dự đoán sự chui hầm phonon giữa các chất liệu áp điện. Trong một thông cáo báo chí của Hội Vật lí Hoa Kì có trích dẫn lời của Prunnila nói rằng nghiên cứu mới trên có thể có các ứng dụng trong ngành điện tử học nano, và trong các dụng cụ khai thác năng lượng từ các gradient nhiệt độ.



Hỗn hợp ánh sáng và vật chất đầu tiên Các nhà vật lí tại trường Đại học California, Santa Barbara (UCSB), vừa thành công trong việc kết hợp ánh sáng laser với các electron bị bẫy để phát hiện và điều khiển trạng thái lượng tử dễ vỡ của các electron mà không xóa mất nó. Đây là một tiến bộ quan trọng hướng đến sử dụng vật lí lượng tử để mở rộng công suất điện toán và để truyền thông trên những cự li dài mà không có khả năng bị nghe trộm. Công trình trên đăng tải trực tiếp tại trang Science Express.

Nghiên cứu trên, đứng đầu là David Awschalom, giáo sư vật lí, kĩ thuật điện và kĩ thuật máy tính, và là giám đốc của Trung tâm Điện tử học Spin và Điện toán lượng tử thuộc UCSB, cùng chàng nghiên cứu sinh Bob Buckley, khai thác một tính chất kì lạ của thế giới lượng tử vi mô: khả năng kết hợp những thứ rất khác nhau.

Sử dụng các electron bị bẫy trong một khiếm khuyết cỡ một nguyên tử bên trong một tinh thể kim cương mỏng, kết hợp với ánh sáng laser có màu sắc thích hợp, các nhà khoa học đã chứng tỏ được rằng có thể tạo ra trong thời gian ngắn ngủi một hỗn hợp của ánh sáng và vật chất. Sau khi tạo ra hỗn hợp ánh sáng-vật chất này, họ có thể sử dụng các phép đo ánh sáng để xác định trạng thái của các electron.

Tương tự, bằng cách khảo sát tách biệt với các electron, họ chứng minh được rằng cấu hình electron không bị ánh sáng phá hủy. Thay vì thế, nó bị biến đổi – một minh chứng đẹp của sự điều khiển trên các trạng thái lượng tử bằng ánh sáng. “Việc thao tác trên trạng thái lượng tử một electron độc thân trong một chất bán dẫn mà không phá hỏng thông tin được cho là một phát triển khoa học cực kì hứng thú với tiềm năng tác động công nghệ to lớn”, Awschalom nói.

Việc bảo quản các trạng thái lượng tử là một trở ngại lớn trong lĩnh vực điện toán lượng tử mới ra đời. Một ưu điểm của thông tin lượng tử nó không bao giờ bị sao chép, không giống như thông tin truyền giữa các máy tính ngày nay, cung cấp một số đo an ninh được bảo đảm bởi các điều kiện cơ bản của tự nhiên. Khả năng đo một trạng thái lượng tử mà không phá hỏng nó là bước quan trọng trong sự phát triển của các công nghệ khai thác lợi tích của thế giới lượng tử.

Buckley nói: “Có lẽ một ngày nào đó, kim cương sẽ trở thành cái quan trọng đối với máy tính lượng tử như silicon đối với máy tính kĩ thuật số ngày nay – những viên gạch cấu trúc của lôgic, bộ nhớ, và truyền thông. Thí nghiệm của chúng tôi cung cấp một công cụ mới để làm cho điều đó xảy ra”.



Phát hiện pulsar bí ẩn với sức mạnh tiềm ẩn Những tai lửa ngoạn mục và những đợt bùng phát năng lượng – hoạt động trước đây người ta nghĩ chỉ dành tiêng cho các pulsar bị từ hóa mạnh nhất – đã được quan sát thấy đang phát ra từ một pulsar bị từ hóa yếu, đang quay chậm. Đội khoa học gồm các nhà thiên văn vật lí quốc tế thực hiện khám phá trên tin rằng nguồn gốc năng lượng của pulsar trên có thể ẩn sâu bên trong bề mặt của nó.

Ảnh: NASA/CXC/M.Weiss

Các pulsar, hay sao neutron, là tàn dư co lại của các ngôi sao khối lượng lớn. Mặc dù tính trung bình chúng có đường kính chỉ khoảng 30 km, nhưng chúng có từ trường bề mặt cực mạnh, gấp hàng tỉ lần từ trường của Mặt trời của chúng ta.

Loại pulsar mạnh nhất có từ trường bề mặt mạnh hơn 50-1000 lần so với mức bình thường và phát ra những tia lửa tia gamma và tia X cường độ mạnh. Các sao từ (hay sao nam châm) đã được các nhà thiên văn học đặt tên, và người ta nghĩ từ trường khổng lồ của chúng là nguồn gốc tối hậu cho các đợt bùng phát tia gamma.

Các nghiên cứu lí thuyết cho biết trong các sao từ, từ trường nội thật ra mạnh hơn từ trường mặt, một tính chất có thể làm biến dạng lớp vỏ và lan tỏa ra phía ngoài. Sự phân hủy của từ trường dẫn tới sự sản sinh sự phát xạ tia X đều đều và bùng phát qua việc làm nóng lớp vỏ sao neutron hoặc sự gia tốc của các hạt.

Công trình nghiên cứu công bố hôm 14/10 trên tạp chí Science Express đề xuất rằng nguồn gốc năng lượng như trên cũng có thể giải thích cho các pulsar yếu hơn, không phải thuộc loại sao từ. Các quan sát, thực hiện kính thiên văn Chandra của NASA và kính thiên văn tia X Swift quan sát ngôi sao neutron SGR 0418, có lẽ báo hiệu sự có mặt của một từ trường nội khổng lồ trong những pulsar dường như yếu hơn này.

“Chúng tôi vừa phát hiện thấy các đợt bùng phát và tai lửa, tức là hoạt động kiểu sao từ, từ một pulsar mới có từ trường rất thấp”, phát biểu của tiến sĩ Silvia Zane thuộc Phòng thí nghiệm Khoa học Vũ trụ Mullard, Đại học College London, và là tác giả của nghiên cứu trên.

Các pulsar bị từ hóa cao, và khi chúng quay, những làn gió hạt năng lượng cao mang năng lượng ra khỏi ngôi sao, làm cho tốc độ quay của ngôi sao từ từ giảm đi. Cái làm cho SGR 0418 khác với các ngôi sao neutron tương tự như vậy là, không giống như các ngôi sao đã được quan sát thấy đang từ từ quay chậm đi, việc theo dõi cẩn thận ngôi sao SGR 0418 trong khoảng thời gian 490 ngày tiết lộ không có bằng chứng nào cho thấy tốc độ quay của nó đang giảm đi.

“Đây là lần đầu tiên người ta quan sát thấy hiện tượng như thế này và khám phá trên để lại câu hỏi là không biết cơ chế cấp năng lượng trong trường hợp này có gốc gác từ đâu”, tiến sĩ Zane nói.

Một câu hỏi quan trọng là một sự mất cân bằng cỡ bao nhiêu là có thể duy trì được giữa từ trường mặt và từ trường bên trong. SGR 0418 mang lại một trường hợp thử nghiệm quan trọng.

“Nếu như các quan sát Chandra và các vệ tinh khác đẩy giới hạn từ trường mặt xuống thấp hơn nữa, thì các nhà lí thuyết có lẽ phải đào sâu thêm để tìm một lời giải thích cho vật thể khó hiểu này”, theo lời tiến sĩ Nanda Rea, Institut de Ciencies de l'Espai (ICE-CSIC, IEEC) ở Barcelona, người lãnh đạo nhóm nghiên cứu trên.



Lần đầu tiên quan sát thấy sự chào đời của các hạt nano Một đội khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kì và Viện Carnegie Washington vừa thành công trong việc “quan sát” trực tiếp các hạt nano đang sinh trưởng.

Những chiếc đĩa nano bằng bạc này được đính các hạt nano muối bạc oxide ở vành rìa. Những cấu trúc nano này lớn lên dưới sự chiếu xạ tia X năng lượng cao, cho phép các nhà khoa học “quan sát” chúng lớn lên một cách trực tiếp. Ảnh chụp qua kính hiển vi điện tử quét.

Kĩ thuật mang tính cách mạng cho phép các nhà nghiên cứu tìm hiểu những giai đoạn đầu của sự hình thành hạt nano, một bí ẩn lâu nay do các phương pháp khảo sát không thỏa đáng, và có thể đưa đến hiệu quả tốt hơn của các vật liệu nano trong các ứng dụng như pin mặt trời, cảm biến, và vân vân.

“Sự tăng trưởng tinh thể là nền tảng của công nghệ nano”, phát biểu của nhà nghiên cứu Yugang Sun, một nhà hóa học Argonne. “Việc tìm hiểu nó sẽ cho phép các nhà khoa học thao tác chính xác hơn với các tính chất hạt nano mới và hấp dẫn”.

Các hạt nano trông như thế nào và hành xử ra sao phụ thuộc vào cấu trúc của chúng: kích cỡ, hình dạng, kiểu kết cấu, và hóa tính bề mặt. Điều này, hóa ra, phụ thuộc rất nhiều vào các điều kiện mà dưới đó chúng lớn lên.

“Việc thao tác chính xác trên các hạt nano là rất khó”, Sun giải thích. “Nó thậm chí còn khó hơn việc tái sản xuất các hạt nano giống như vậy từ mẻ này sang mẻ khác, vì chúng ta vẫn không biết tất cả các điều kiện có mặt trong công thức chế tạo. Nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, các tạp chất – chúng đều ảnh hưởng đến sự tăng trưởng, và chúng ta vẫn đang tiếp tục khám phá thêm nhiều yếu tố nữa”.

Để tìm hiểu các hạt nano lớn lên như thế nào, các nhà khoa học cần thật sự quan sát được chúng đang hoạt động. Vấn đề là kính hiển vi điện tử, phương pháp thông dụng dùng để nhìn xuống cấp độ nguyên tử của các hạt nano, đòi hỏi có chân không. Nhưng nhiều loại tinh thể nano lại lớn lên trong môi trường chất lỏng – và chân không trong kính hiển vi điện tử khiến yêu cầu này không thể thực hiện được. Một màng mỏng đặc biệt cho phép một lượng chất lỏng nhỏ xíu được phân tích trong một kính hiển vi điện tử, nhưng nó vẫn hạn chế các nhà nghiên cứu với một lớp chất lỏng chỉ dày 100 nm, khác đáng kể so với các điều kiện thực tế trong sự tổng hợp hạt nano.

Để giải quyết nan đề này, Sun nhận thấy ông nên sử dụng các tia X năng lượng rất cao có tại Phân khu 1 của Nguồn Photon Tiên tiến Argonne (APS), cơ sở liền kề với Trung tâm Vật liệu Nano thuộc phòng thí nghiệm trên, nơi ông đang làm việc. Kiểu tán xạ tia X của mẫu cho phép các nhà nghiên cứu tái dựng lại những giai đoạn sớm nhất của các tinh thể nano từng-giây-một.

“Kĩ thuật này mang lại một báu vật thông tin vô giá, đặc biệt về sự tạo nhân và các bước tăng trưởng của tinh thể, cái trước đây chúng tôi chưa bao giờ có thể làm được”, Sun nói.

Cường độ của tia X thật sự ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của các tinh thể nano, Sun nói, nhưng các tác dụng chỉ trở nên đáng kể sau một thời gian phản ứng đặc biệt lâu. “Việc có được một hình ảnh rõ ràng của quá trình tăng trưởng [tinh thể] sẽ cho phép chúng ta điều khiển các mẫu nhằm mang lại các kết quả tốt hơn, và cuối cùng là những chất liệu nano mới sẽ có nhiều ứng dụng đa dạng”, Sun giải thích.


Các vật liệu nano có thê dùng trong pin quang điện mặt trời, các bộ cảm biến hóa chất và sinh học, và cả trong kĩ thuật ghi ảnh. Thí dụ, các đĩa nano kim loại quý có thể hấp thụ ánh sáng hồng ngoại gần, cho nên chúng có thể dùng để tăng cường độ tương phản trong các ảnh. Một trường hợp khác, việc đưa thêm các hạt

nano đã qua xử lí đặc biệt đến gần khối u của bệnh nhân ung thư có thể làm tăng độ tương phản ảnh giữa các tế bào bình thường và tế bào ung thư, cho nên các bác sĩ có thể lập bản đồ chính xác đối với khối u.



Nghiên cứu ‘sự nhiễu’ trong dải ruy băng graphene Trong thông cáo báo chí về giải thưởng Nobel Vật lí năm nay, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển đã ca ngợi “các tính chất ngoại hạng [của graphene] phát sinh từ thế giới khác thường của vật lí lượng tử”. Nếu như trước đây vấn đề chưa đủ độ nóng, thì nay tấm carbon chỉ dày một nguyên tử này chính thức gây sự chú ý của toàn thế giới.

Ảnh một tấm graphene lơ lửng, chụp với TEAM 0.5 tại Trung tâm Quốc gia Kính hiển vi Điện tử thuộc Phòng thí nghiệm Berkeley, cho thấy từng nguyên tử carbon (màu vàng) trên mạng tinh thể hình tổ ong.

Triển vọng của graphene nằm ở tính đơn giản của cấu trúc của nó – một mạng lưới “mong manh” của các nguyên tử carbon chỉ dày một lớp nguyên tử. Tấm vật liệu này giam cầm các electron trong một chiều không gian, buộc chúng chạy trong một mặt phẳng. Sự giam cầm lượng tử như vậy mang lại các tính chất điện tử, cơ học và quang học xuất sắc, vượt xa cái mà silicon và các chất bán dẫn truyền thống khác mang lại. Ngoài ra, nếu các electron của graphene bị giam cầm trong hai chiều không gian, kiểu như một dải ruy băng nano,

thì nó có thể giúp ích to lớn cho các dụng cụ chuyển mạch lô gic – cơ sở cho các đơn vị điện toán trong các chip máy tính ngày nay.

Nay các nhà khoa học vật liệu Berkeley Labs, Yuegang Zhang cùng các đồng nghiệp tại trường Đại học California, Los Angeles, đang tiến tới những dụng cụ hiệu quả hơn bằng cách nghiên cứu “sự nhiễu” trong các dải ruy băng graphene như vậy – những dây graphene một chiều với bề rộng cỡ nano mét.

“Các dải ruy băng mỏng cỡ nguyên tử mang lại nền tảng tuyệt vời cho chúng ta làm sáng tỏ mối tương quan mạnh mẽ giữa sự thăng giáng độ dẫn và các cấu trúc điện tử lượng tử hóa của các hệ gần như là một chiều”, theo lời Zhang, một nhà khoa học tại Cơ sở Cấu trúc Nano Vô cơ tại Xưởng đúc Phân tử trên. “Phương pháp này có công dụng rộng hơn nhiều để tìm hiểu các hiện tượng vận chuyển lượng tử trong các dụng cụ điện tử học nano và các dụng cụ phân tử khác”.

Trước đây, Zhang và các đồng nghiệp đã báo cáo các phương pháp chế tạo màng mỏng graphene và đã công bố tỉ số tín-hiệu-trên-nhiễu thấp tần cho các dụng cụ graphene trên chất nền silica.

Trong nghiên cứu hiện nay, đội khoa học chế tạo các dải ruy băng nano bằng graphene, sử dụng một kĩ thuật chế tạo kiểu mặt nạ dây nano. Bằng cách đo sự thăng giáng độ dẫn, hay “sự nhiễu” của các electron trong các dải ruy băng nano graphene, các nhà nghiên cứu đã trực tiếp khảo sát tác dụng của sự giam cầm lượng tử trong những cấu trúc này. Họ đã lập bản đồ cấu trúc dải điện tử của những dải ruy băng nano graphene này bằng một phương pháp khảo sát điện có sức mạnh lớn. Phương pháp này có thể áp dụng cho nhiều chất liệu nano khác, trong đó có các dụng cụ điện tử gốc graphene.

“Thật ngạc nhiên là chúng tôi đã quan sát được một mối tương quan rõ ràng như vậy giữa sự nhiễu và cấu trúc dải của các vật liệu nano graphene này”, phát biểu của tác giả Guangyu Xu, một nhà vật lí tại trường Đại học California, Los Angeles. “Công trình này củng cố mạnh cho sự hình thành dải con gần như một chiều trong các dải ruy băng nano graphene, trong đó phương pháp của chúng tôi hóa ra có sức mạnh lớn hơn nhiều so với phép đo độ dẫn”.



Làm thế nào ‘cân’ một ngôi sao từ vệ tinh của nó? Làm thế nào các nhà thiên văn tính ra khối lượng của một ngôi sao ở cách xa hàng nghìn tỉ km và quá đồ sộ để mà đưa lên bàn cân? Trong đa số trường hợp, họ không thể cân, mặc dù họ có thể đưa ra một ước tính tốt nhất bằng cách sử dụng các mô hình máy tính của cấu trúc sao.

Ảnh minh họa một hành tinh ngoại và vệ tinh của nó đang đi qua một ngôi sao kiểu mặt trời. Một hệ như vậy có thể dùng để tính ra trực tiếp khối lượng của ngôi sao. Ảnh: David A. Aguilar (CfA)

Công trình mới do nhà thiên văn vật lí David Kipping thực hiện cho biết, trong những trường hợp đặc biệt, chúng ta có thể cân một ngôi sao bằng phương pháp gián tiếp. Nếu ngôi sao có một hành tinh, và hành tinh đó có một vệ tinh, thì cả hai chúng đi qua phía trước ngôi sao của chúng, thì chúng ta có thể đo kích cỡ và quỹ đạo của chúng để tìm hiểu về ngôi sao trên.

“Tôi thường hỏi không biết các nhà thiên văn cân các ngôi sao như thế nào. Chúng tôi vừa bổ sung thêm một kĩ thuật mới vào hộp công cụ của mình cho mục đích đó”, theo lời Kipping, một nghiên cứu sinh thực tập tại Trung tâm Thiên văn Vật lí Harvard-Smithsonian.

Các nhà thiên văn đã tìm thấy hơn 90 hành tinh đi qua phía trước ngôi sao của chúng. Bằng cách đo lượng ánh sáng sao bị chặn bớt, họ có thể tính ra hành tinh trên to bao nhiêu so với ngôi sao. Nhưng họ không thể biết chính xác hành tinh trên to dường nào, trừ khi họ

biết kích cỡ thực sự của ngôi sao. Các mô hình máy tính cho một ước tính rất tốt nhưng trong khoa học, các phép đo thật sự mới là tốt nhất.

Kipping nhận ra rằng nếu một hành tinh đi ngang qua có một vệ tinh đủ lớn để chúng ta nhìn thấy (cũng bởi sự chặn bớt ánh sáng sao), thì hệ hành tinh – vệ tinh – sao có thể được đo theo một kiểu cho phép chúng ta tính ra chính xác cả ba vật thể này to và nặng bao nhiêu.

“Về cơ bản, chúng ta đo quỹ đạo của hành tinh xung quanh ngôi sao và quỹ đạo vệ tinh xung quanh hành tinh. Sau đó, theo các định luật chuyển động Kepler, ta có thể tính ra khối lượng của ngôi sao”, Kipping giải thích.

Quá trình trên không dễ thực hiện và đòi hỏi có vài bước. Bằng cách đo xem ánh sáng sao mờ đi như thế nào khi hành tinh và vệ tinh đi qua, các nhà thiên văn biết được ba con số quan trọng: 1) chu kì quỹ đạo của vệ tinh và hành tinh; 2) kích cỡ quỹ đạo của chúng so với ngôi sao, và 3) kích cỡ của hành tinh và vệ tinh so với ngôi sao.

Thay những con số này vào định luật 3 Kepler ta thu được mật độ của ngôi sao và hành tinh. Vì mật độ và khối lượng chia cho thể tích, nên mật độ tương đối và kích cỡ tương đối sẽ cho ta khối lượng tương đối. Cuối cùng, các nhà khoa học đo sự chao đảo của ngôi sao do lực co kéo hấp dẫn của hành tinh, cái gọi là vận tốc xuyên tâm. Kết hợp vận tốc đo được này với các khối lượng tương đối, họ có thể tính ra khối lượng của ngôi sao một cách gián tiếp.

“Nếu chẳng có vệ tinh nào, thì toàn bộ bài tập sẽ không thể triển khai”, Kipping phát biểu.”Không có vệ tinh có nghĩa là chúng ta không thể tính ra mật độ của hành tinh, cho nên toàn bộ công việc bị đình trệ”.

Kipping vẫn chưa đưa phương pháp của ông vào triển khai thực tế, vì cho đến nay chưa có ngôi sao được biết nào có cả hành tinh và vệ tinh đi ngang qua. Tuy nhiên, phi thuyền Kepler của NASA sẽ phát hiện ra một vài hệ như vậy.

“Khi tìm thấy chúng, chúng tôi sẽ sẵn sàng cân chúng”, Kipping nói.



Benoît Mandelbrot: Cha đẻ của hình học fractal qua đời

(Ảnh: clawan/Shutter/stock)

Benoît Mandelbrot, vừa tạ thế khi ngày sinh nhật lần thứ 86 của ông mới trôi qua hôm thứ năm rồi, muốn được nhớ đến là cha đẻ của hình học fractal – ngành toán học nghiên cứu sự trật tự tiềm ẩn trong tự nhiên.

Ông đã trở thành một cái tên quen thuộc, nhờ các nhánh xoáy tạo ảo giác lâng lâng của phương trình fractal nổi tiếng nhất, tập hợp Mandelbrot (Mới đây, một phiên bản 3D của tập hợp trên đã được khám phá, gọi là Mandelbulb).

Fractal có ở mọi nơi, từ cây cải hoa cho đến các mạch máu của cơ thể chúng ta. Cho dù bạn phân chia một fractal ra như thế nào, hay bạn phóng to, thu nhỏ nó ra sao, thì hình dạng của nó vẫn như cũ. Các fractal đã giúp người ta lập mô phỏng thời tiết, đo lưu lượng trực tuyến, nén các tệp máy tính, phân tích dao động địa chấn và sự phân bố của các thiên hà. Và chúng đã trở thành một công cụ thiết yếu vào những năm 1980 trong việc nghiên cứu trật tự tiềm ẩn của thế giới dường như mất trật tự của các hệ hỗn độn.

Theo thú nhận của riêng ông, Mandelbrot đã dành sự nghiệp của mình lục tung các thùng rác rưởi của khoa học tìm các mẩu fractal và tìm thấy chúng ở những nơi bất ngờ nhất. Tên công việc của ông tại trường Đại học Yale ở New Haven, Conneticut, đã được chọn thận trọng với tính đa dạng này trong đầu. “Tôi là một

nhà khoa học toán học”, ông nói. “Đó là một ngành rất mơ hồ”.

Hồi năm 2004, Mandelbrot đã viết quyển Hành vi (sai trái) của thị trường cùng với nhà báo tài chính Richard L Hudson. Sau khi trình bày lòng vòng qua những lĩnh vực khoa học khác, Mandelbrot đã chuyển các công cụ của hình học fractal để phân tích dữ liệu tài chính và đưa ra một cảnh báo ảm đạm cho các nhà kinh tế: “Chúng ta đang có nguy cơ vì đo lường sai”, ông nói. “Các nhà môi giới thì hỏi tại sao chúng ta nghĩ tới ‘những cú sốc’ nơi mà một sự kiện tồi tệ trên thị trường chứng khoán có thể quét sạch mọi thứ mà bản thân chúng sai lạc”.

Hi vọng của Mandelbrot là bằng cách nghĩ về thị thường như các hệ khoa học, thì cuối cùng chúng ta có thể xây dựng một ngành công nghiệp tài chính mạnh hơn và một hệ thống quản lí tốt hơn. Ông còn thách Alan Greenspan, giám đốc Cục dự trữ liên bang, và các nhà tư bản tài chính khác đầu tư 20 triệu đô la cho nghiên cứu cơ bản về động lực học thị trường.

Ông tự gọi mình là ‘ngựa bất kham’ vì ông dành cuộc đời mình chỉ để làm những cái ông cho là đúng và không bao giờ chịu lệ thuộc vào một cộng đồng khoa học đặc biệt nào. Và ông ngưỡng mộ tiếng tăm của những người sống hạnh phúc với những ý tưởng ‘làm loạn’.

Hồi năm 2004, Mandelbrot có vẻ bắt đầu ‘cùn’ tay. Ông đang viết quyển kí sự của mình – Nhà fractal học: Kí sự của nhà hình học – tập sách dự kiến xuất bản vào năm 2012.

Ông làm việc mỗi ngày, trừ ngày chủ nhật, và thích đi dự các hội nghị. Trong năm nay, ông còn là đồng tác giả của hai bài báo đăng trên tờ Niên biểu Xác suất Ứng dụng. “Cái thôi thúc tôi làm việc là cảm giác rằng những ý tưởng này có thể bị mất đi nếu như tôi không đẩy chúng tiến thêm chút nào nữa”, ông nói về khát vọng muốn tiếp tục nghiên cứu của mình.

Mandelbrot đã yên nghỉ. Nhưng nét đẹp của hình học fractal của ông thì còn mãi. Bạn chỉ việc nhìn vào thế giới quanh mình là có thể nhận ra trí tuệ sắc sảo của ông. Nói theo ngôn từ của ông: “Các đám mây không phải hình cầu, những ngọn núi không phải hình nón, các đường bờ biển không phải hình tròn, tiếng quát tháo thì không êm tai, tiếng sét cũng chẳng đi theo một đường thẳng”.



Phỏng vấn nhà tiên phong lượng tử Anton Zeilinger

Anton Zeilinger là nhà vật lí gốc Áo đã tỏa sáng trong thập niên vừa qua với việc viễn tải thông tin lượng tử trên những khoảng cách ngày một tăng dần. Ông còn là một nhân vật then chốt trong thế giới điện toán lượng tử, người đã đi tiên phong xây dựng một số khái niệm cho sự điện toán quang lượng tử. Phóng viên James Dacey của tạp chí Physics World mới đây đã có cuộc gặp gỡ với Zeilinger để thảo luận nhiều thứ, như việc tại sao Zeilinger lại được truyền cảm hứng từ tính bướng bỉnh của Einstein, ông nhìn thấy gì cho tương lai của cơ học lượng tử, và tại sao ông nghĩ trẻ em nên tiếp xúc với các khái niệm cơ lượng tử khi còn nhỏ.

Anton Zeilinger. (Ảnh: James Dacey)

Trong cộng đồng lượng tử, ông được xem là người luôn tìm cách đẩy lùi các giới hạn và thử nghiệm những cái mà những người khác không làm. Ông có đồng ý như vậy không?

Ngay cả trong những lĩnh vực khoa học cơ bản nhất, bạn cũng không thể nào làm việc nếu không có những nỗ lực đương đầu với các rủi ro, thách thức. Bạn phải mở rộng tầm nhìn, bạn phải chấp nhận thử thách – đây là công việc thú vị đấy. Bạn không nên xem khoa học là một bước nữa ở nơi này hay một bước nữa ở nơi kia.

Nhưng ông có nghĩ liệu các nhà khoa học có luôn luôn xét đến quan điểm này khi mà họ còn có những thứ khác để lo lắng, thí dụ như tìm nguồn trợ cấp cho nghiên cứu tiếp theo của họ?

Điều đó chỉ đúng phần nào thôi. Nhưng phần lớn là các nhà khoa học tự áp đặt cho bản thân mình thôi. Chúng ta có thể thấy có quá nhiều nhà khoa học có tư tưởng bảo thủ và đôi khi còn xúc động thái quá khi bị phản biện. Cái thật sự mới trong khoa học không thể là những hệ quả lô gic của cái chúng ta đã biết... mà đó là bước lô gic tiếp theo. Tôi không muốn xem nhẹ phương pháp từ-trên-xuống trong khoa học, nhưng tôi thấy thú vị hơn nếu như chúng ta nêu ra những câu hỏi mới một cách táo bạo.

Ông có nhận nguồn cảm hứng từ các nhà khoa học nhất định nào đó không?

Einstein là nguồn cảm hứng rất lớn – đặc biệt ở cái cách ngoan cố của ông. Ông có quan điểm riêng của ông về cơ học lượng tử - mà theo các hệ quả của nó thì hóa ra là không đúng. Chẳng có câu hỏi nào về điều đó. Nhưng ông vẫn trụ vững trên đó vì ông tin vào nó. Loại ngoan cố như thế là quan trọng trong khoa học, vì đôi khi những người khác mới là sai lầm. Sự phê bình của Einstein đối với vật lí lượng tử đã truyền cảm hứng cho nghiên cứu cơ bản, mở ra hướng đi đến thông tin lượng tử và điện toán lượng tử.

Ông dự đoán như thế nào cho tương lai của cơ học lượng tử với vai trò là một lí thuyết?


Chúng ta sẽ nhận thấy cơ học lượng tử vững chắc hơn nhiều so với các chúng ta nhận ra hiện nay. Tiến tới những bước tiếp theo sẽ là một thử thách lớn: rất khó, và không thể tìm ra bằng cách nhìn vào lí thuyết trên. Lí thuyết trên có lẽ là mạnh thật sự, là đúng tuyệt đối, là đẹp tuyệt vời [ông ngừng lại một chút] nhưng phải có cái gì ngoài đó nữa chứ - nhưng vấn đề là ở đâu đây?

Vậy ông tiếp cận câu hỏi đó như thế nào? Có phải qua các thí nghiệm tưởng tượng thuần túy hay là có một phương pháp thực tiễn hơn?

Vâng, có một thứ chắc chắn là mọi nan đề và nghịch lí mà người ta dự đoán thật ra có trong phòng thí nghiệm và việc ngừng phát triển các khái niệm có thể cho phép họ tránh được những thứ như vậy.

Lí thuyết trên sẽ không đổ vỡ theo xu hướng mà người ta muốn cơ học lượng tử đổ vỡ. Chẳng hạn, nó không nằm ở chỗ các vật thể vĩ mô to lớn. Nhưng nó có thể nằm ở chỗ sự hấp dẫn lượng tử. Người ta đã cố gắng đi lượng tử hóa sự hấp dẫn trong 80 năm qua, kể từ thập niên 1930. Một số trí tuệ lỗi lạc nhất của nền văn minh của chúng ta đã cố gắng nhiều nhưng không thành công. Điều đó cho tôi thấy có lẽ, vì lí do gì đó, cơ bản là chúng ta không nêu ra được những câu hỏi thích hợp.

Còn điện toán lượng tử thì sao – ông nghĩ khi nào chúng ta sẽ thấy những cỗ máy có thể thực hiện các phép tính có ích?

Vâng, tất nhiên, rất khó mà dự báo trước. Nhưng nó có thể mang lại một hướng đi vượt ra khỏi các giới hạn của định luật Moore [định luật mô tả số lượng transistor có thể đặt vào một mạch tích hợp tăng gấp đôi sau chừng mỗi hai năm]. Đối với sự điện toán lượng tử, nó tùy thuộc vào số lượng qubit mà chúng ta có thể xử lí trong các thí nghiệm. Đa số mọi người nói chúng ta cần khoảng 40-50 để có một chiếc máy tính lượng tử có sức thu hút. Hiện nay, chúng ta đang ở mức độ khoảng 10, với sự điện toán lượng tử ion, cho nên sẽ mất khoảng 15-20 năm nữa. Thật không tệ lắm đâu; chúng ta không bị tụt hậu cho lắm.

Ông có thể nói đôi điều về nghiên cứu riêng của ông trong lĩnh vực điện toán lượng tử không?

Chúng tôi đang nghiên cứu sự điện toán quang lượng tử, nó chỉ làm việc với các photon thôi. Vấn đề với các photon là chúng nhanh quá. Chúng chỉ xuất hiện trong thiết bị trong một khoảng thời gian rất ngắn – một vài nano giây – và vì thế bạn phải xử lí chúng thật nhanh mới được. Và hiện nay, chúng tôi không có các detector có hiệu suất đủ cao để xử lí các photon đó. Nhưng trên nguyên tắc, sự điện toán quang lượng tử có thể triển khai trên quy mô rộng.

Ông từng nói trước đây rằng cái kích thích ông nghĩ tới điện thoại di động là với một chiếc máy tính lượng tử đang xây dựng. Ông còn muốn thấy những ứng dụng tiềm năng nào khác nữa không?

Tôi nói lên điều này có phần mỉa mai nhằm hi vọng khích lệ những người trẻ tuổi có trí tuệ dũng cảm. Bạn phải đặt ra những mục tiêu với tham vọng không đáy. Đó là nơi những công nghệ hoàn toàn mới sẽ xuất hiện mà chúng ta không bao giờ dự báo trước được. Hãy nhìn trường hợp laser. Khi nó được phát minh ra [cách đây 50 năm], không ai dự báo trước hai ứng dụng thông dụng nhất mà chúng ta thấy ngày nay – máy hát đĩa và máy quét tính tiền ở siêu thị. Chẳng ai dự báo trước điều này – đó là con đường các phát minh vẫn ra đời.

Nhưng ông thích những bộ phận cải tiến mới?

Trong đời mình, tôi đã từng thấy những thứ không thể tin nổi. Tôi vẫn nhớ cái ngày chúng tôi nhìn thấy chiếc máy tính khoa học đầu tiên của chúng tôi tại viện nghiên cứu – chuyện xảy ra cách nay phải 25-30 năm rồi, hay đại khái là chừng ấy năm. Có một nhóm trong số chúng tôi đã ngồi ở đó suốt cả buổi chiều để nhấn các phép tính và chúng tôi hoàn toàn bị kích động bởi chuyện này.


Tôi thích có những sản phẩm quảng cáo mới nhất. Tôi đã đặt mua một chiếc iPhone 4 [Zeilinger còn sở hữu một chiếc iPad]. Tôi chỉ thích chơi với những thứ này, thậm chí khi tôi biết mình sẽ chỉ sử dụng một phần nhỏ trong số các công năng của chúng mà thôi.

Ông cũng nói ông muốn trẻ con được tiếp xúc với cơ học lượng tử khi còn nhỏ tuổi. Sao thế?

Tôi đã nói điều này nhiều năm rồi và tôi nghĩ tôi nên làm như vậy. Tôi muốn gặp những người có suy nghĩ theo hướng này, họ sẽ giúp tôi cho bọn trẻ tiếp xúc rất sớm với vật lí lượng tử. Rõ ràng bạn không thể nói với chúng về các trạng thái lượng tử và không gian Hilbert, nhưng một cách có thể làm như vậy là có các hiện tượng lượng tử được mô phỏng trên máy vi tính. Nó có thể là một trò chơi hoạt động theo các nguyên lí của cơ học lượng tử, chứ không theo các nguyên lí của cơ học cổ điển. Và chúng ta có thể xem bọn trẻ có khả năng chơi với nó không, mặc dù chúng không biết cái gì nằm ẩn sau nó.

Hoặc tôi đang nghĩ tới việc đơn giản là cho chúng xem các hiện tượng trên máy vi tính, thí dụ như mô phỏng của các thí nghiệm rất đơn giản. Có lẽ nếu bọn trẻ chơi được với những trò này, thì chúng có thể phát triển một kiểu trực giác rất khác.



Trong tự nhiên, số 1 luôn chiếm ưu thế

Biểu đồ mô tả tỉ lệ phần trăm các nước có chữ số tương ứng là chữ số đầu tiên của dân số nước đó (các cột màu đỏ). (Ảnh: Jakob Scholbach)

Cái từng được xem đơn giản là một sự hiếu kì toán học có thể trở thành một công cụ khoa học có sức mạnh. Đó là quan điểm của một nhóm nhà địa vật lí, họ nhận thấy rằng định luật Benford – định luật tiên đoán sự phân bố không đều của những chữ số đầu tiên trong các quan sát thế giới thực – thật sự giữ vai trò nào đó trong một nhiều lĩnh vực khác nhau của dữ liệu khoa học. Các nhà nghiên cứu tin rằng việc tìm kiếm các sai lệch khỏi sự phân bố này trong dữ liệu quan sát có thể, thí dụ, làm tăng khả năng xác nhận động đất và cải thiện các mô phỏng máy tính của khí hậu.

Năm 1938, Frank Benford đã khái quát hóa một ý kiến vốn được nêu ra lần đầu bởi nhà thiên văn học thế kỉ thứ 19 Simon Newcomb rằng những chữ số đầu tiên do các quan sát thế giới thực mang lại xuất hiện với xác suất log10(1 + 1/D), trong đó D là giá trị của chữ số đó. Điều này có nghĩa là các con số bắt đầu với số 1 sẽ xuất hiện khoảng 30% thời gian trong tự nhiên, còn tỉ lệ những con số bắt đầu với số 2 sẽ là khoảng 17% và những con số bắt đầu với số 9 chỉ là 4%. Benford cho rằng sự thịnh hành của những chữ số thấp là đúng cho dù viết theo cơ số nào đi nữa, và ông đi tới chứng minh rằng định luật, ngày nay mang tên ông, áp dụng được cho dữ liệu mô tả mọi thứ từ dân cư thành thị cho đến chiều dài của những con sông.

Malcolm Sambridge, một nhà địa chấn học tại trường Đại học quốc gia Australia ở Canberra, phát biểu rằng, nói chung, định luật đó áp dụng được cho dãy số được

tạo ra bởi một số loại tiến trình cộng, trong đó những con số lớn ít có khả năng xuất hiện hơn những con số nhỏ. Bỏ qua sự trông đợi theo trực giác của nhiều người rằng sự phân bố của những chữ số đầu tiên là đồng đều, định luật Benford thật ra có ứng dụng thực tiễn là một phương tiện phát hiện gian lận (vì những con số bịa đặt có xu hướng không tuân theo định luật trên). “Khi lần đầu tiên tôi nói với mọi người về điều kiện trên, thường thì phản ứng của họ là đó chắc chắn là một trò lừa đảo”, Sambridge nói. “Nó đơn giản đến mức quái lạ, và thật ra thì nó đúng”.

Từ tia gamma đến sự phát thải khí nhà kính

Trong nghiên cứu mới nhất, Sambridge, làm việc cùng người đồng nghiệp tại trường Đại học quốc gia Australia, Hrvoje Tkalcic và Andrew Jackson ở trường ETH Zürich, nghiên cứu sự phân bố của những chữ số đầu tiên từ 15 bộ dữ liệu chứa tổng cộng hơn 750.000 con số. Những dữ liệu này được trích ra từ nhiều ngành khoa học, đa dạng từ thông lượng photon phát ra từ các nguồn tia gamma xa xôi cho đến sự phát khí thải nhà kính của một nước và số người bị lây nhiễm những căn bệnh khác nhau. Họ nhận thấy mỗi bộ dữ liệu đều tuân theo định luật Benford.

Theo Sambridge, định luật trên có thể dùng để cải thiện các mô phỏng trên máy tính của các quá trình vật lí phức tạp có dữ liệu tuân theo phân bố Benford, thí dụ như dữ liệu cơ sở của khí hậu Trái đất. Các nhà nghiên cứu còn tin rằng định luật trên có giúp phân biệt giữa động đất và các nguồn chấn động khác, thí dụ như các vụ nổ hạt nhân. Họ nhận thấy dữ liệu địa chấn thu từ trận động đất gây ra thảm họa sóng thần châu Á hồi tháng 12 năm 2004, thu thập ở Peru, tuân theo phân bố Benford, còn tín hiệu nhiễu nền có trước trận động đất thì không.

Ngoài ra, bằng cách phân tích dữ liệu do một nhà địa chấn ở Canberra thu thập, họ còn có thể nhận ra một trận động đất nhỏ trước đây không quan sát thấy xảy ra ở thủ đô Australia cùng lúc với trận động đất châu Á. “Hóa ra bạn chẳng phải nghiên cứu các dạng sóng địa chất chi tiết làm gì”, Sambridge nói. “Chỉ những chữ số đầu tiên của dữ liệu dịch chuyển là đủ rồi”.

Có thể áp dụng cho dữ liệu của bạn

Sambridge và các đồng nghiệp thúc giục các nhà khoa học khác nên xem xét kĩ lưỡng dữ liệu của họ nhằm tìm kiếm những kết quả tương tự. Thật vậy, họ nói,


định luật Benford “có khả năng phát huy tác dụng trong các khoa học với các tập hợp dữ liệu có ngưỡng động vừa đủ”; nói cách khác là những bộ dữ liệu có giá trị phân tán ít nhất là vài bậc độ lớn, như với trường hợp dữ liệu mà họ đã nghiên cứu.

Tuy nhiên, nhà toán học Theodore Hill thuộc Viện Công nghệ Georgia ở Mĩ vẫn có chút cảnh giác. Ông nói nhóm của Sambridge cung cấp “bằng chứng có sức thuyết phục nữa rằng định luật Benford áp dụng được cho nhiều ngành khoa học”, nhưng ông không tin rằng ngưỡng động đó đủ để xác định xem một bộ

dữ liệu có tuân theo định luật đó hay không. Hill đã chứng minh về toán học hồi năm 1995 rằng định luật Benford là định luật vạn vật khả dĩ duy nhất mô tả sự phân bố của các chữ số bất biến dưới những dự biến thiên cấp độ (thí dụ, nó không phụ thuộc chuyện đơn vị trình bày là mét hay kilo mét). Chẳng một ai khác từng phát hiện ra một nguyên lí chung có thể dự đoán chính xác rằng loại tập hợp dữ liệu nào sẽ tuân theo định luật trên. “Tính vạn vật của định luật Benford”, ông nói, “đặc biệt là trong dữ liệu thực, vẫn là bí ẩn”.



Phát hiện một vùng ấm áp, kì lạ trên một hành tinh ngoại Các quan sát do Kính thiên văn vũ trụ Spitzer của NASA thực hiện tiết lộ một hành tinh xa xôi có một đốm ấm áp ở nơi đúng ra không có nó.

Kính thiên văn vũ trụ Spitzer của NASA vừa tìm thấy phần nóng nhất của một hành tinh xa xôi, tên gọi là Andromedae b, không nằm ngay bên dưới ngôi sao chủ của nó như trông đợi. Ảnh: NASA/JPL-Caltech

Hành tinh khí khổng lồ trên, tên gọi là upsilon Andromedae b, quay gần xung quanh ngôi sao của nó, với một mặt luôn sôi sùng sục dưới nhiệt lượng lớn của ngôi sao. Nó thuộc về một họ hành tinh gọi tên là các Mộc tinh nóng, gọi như vậy vì cấu tạo chất khí, kích cỡ lớn, và nhiệt độ như thiêu như đốt của chúng.

Người ta có nghĩ rằng phần nóng nhất của những hành tinh này sẽ nằm ngay bên dưới mặt đối diện với ngôi sao, nhưng các quan sát trước đây cho thấy các đốm nóng của chúng có thể từ từ dịch chuyển ra khỏi điểm này. Các nhà thiên văn cho rằng những cơn gió hung tợn có thể đang đẩy vật chất khí, nóng, đi vòng quanh hành tinh.

Nhưng kết quả mới lại có thể đưa lí thuyết này vào nghi vấn. Sử dụng Spitzer, một đài thiên văn hồng ngoại, các nhà thiên văn nhận thấy đốm nóng của upsilon Andromedae b bị rỗng một lỗ lớn đến 80 độ. Về cơ bản, đốm nóng đó nằm trên mặt của hành tinh thay vì nằm trực tiếp dưới ánh chói của ngôi sao.

“Chúng tôi thật sự chẳng trông đợi tìm thấy một đốm nóng với một lỗ rỗng lớn như vậy”, phát biểu của Ian Crossfield, tác giả đứng đầu bài báo mới trình bày khám phá trên, đăng trên số sắp phát hành của tạp chí

Astrophysical Journal. “Rõ ràng chúng ta hiểu về năng lượng tính khí quyển của các Mộc tinh nóng kém hơn cái chúng ta nghĩ chúng ta đã hiểu”.

Biểu đồ từ Kính thiên văn vũ trụ Spitzer của NASA thể hiện cách thức các nhà thiên văn định vị một đốm nóng trên một hành tinh khí khổng lồ xa xôi tên gọi là upsilon Andromedae b – và biết rằng nó nằm không đúng chỗ. Ảnh: NASA/JPL-Caltech/UCLA

Các kết quả trên là một phần của một lĩnh vực đang phát triển của khoa học khí quyển hành tinh ngoại, đã được đi tiên phong bởi Spitzer hồi năm 2005, khi nó


trở thành kính thiên văn đầu tiên phát hiện trực tiếp ra các photon đến từ một hành tinh ngoại, hay một hành tinh đang quay xung quanh một ngôi sao khác ngoài mặt trời của chúng ta. Kể từ đó, Spitzer, cùng với Kính thiên văn vũ trụ Hubble của NASA, đã nghiên cứu khí quyển của một vài Mộc tinh nóng, tìm thấy nước, methane, carbon dioxide và carbon monoxide.

Trong nghiên cứu mới, các nhà thiên văn báo cáo các quan sát về upsilon Andromedae b thực hiện qua 5 ngày vào tháng 2 năm 2009. Hành tinh này quay xung quanh ngôi sao của nó mỗi vòng mất 4,6 ngày, khi đo bằng “kĩ thuật lắc lư”, hay kĩ thuật vận tốc xuyên tấm, với các kính thiên văn mặt đất. Nó không đi qua phía trước ngôi sao của nó như nhiều Mộc tinh nóng khác mà Spitzer đã nghiên cứu.

Spitzer đo được tổng lượng ánh sáng đến từ ngôi sao và hành tinh trên, vì hành tinh quay vòng tròn. Kính thiên văn không thể nhìn thấy hành tinh trên một cách trực tiếp, nhưng nó có thể phát hiện ra các biến thiên trong tổng lượng ánh sáng hồng ngoại đến từ hệ tăng lên khi phía nóng của hành tinh tiến vào hướng nhìn của Trái đất. Phần nóng nhất của hành tinh trên sẽ giải phóng phần lớn ánh sáng hồng ngoại.

Người ta có nghĩ hệ trên sẽ xuất hiện sáng nhất khi hành tinh ở ngay bên dưới ngôi sao, nhờ đó cho thấy

trọn phía đối diện ngôi sao của nó. Tương tự, người ta có thể nghĩ hệ sẽ xuất hiện tối nhất khi hành tinh lượn vòng về phía Trái đất, trưng ra mặt sau của nó. Nhưng hệ lại sáng nhất khi hành tinh ở bên cạnh ngôi sao, với mặt bên của nó đối diện với Trái đất. Điều này có nghĩa là phần nóng nhất của hành tinh không nằm dưới ngôi sao của nó. Nó thuộc loại giống như là đi ra bờ biển lúc hoàng hôn để cảm nhận nhiều nhiệt nhất. Các nhà nghiên cứu không biết chắc vì sao có thể xảy ra điều như vậy.

Họ đoán rằng một số khả năng nào đó, trong đó có những cơn gió siêu thanh kích hoạt những con sóng xung kích làm vật chất nóng lên, và các tương tác từ giữa ngôi sao và hành tinh. Nhưng đây là sự suy đoán thôi. Khi có nhiều Mộc tinh nóng được khảo sát hơn, các nhà thiên văn sẽ kiểm tra được các lí thuyết mới.

“Đây là một kết quả rất bất ngờ”, phát biểu của Michael Werner, nhà khoa học dự án Spitzer tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA ở Pasadena, California, người không có liên quan trong nghiên cứu trên. “Spitzer đang cho chúng ta thấy rằng chúng ta còn lâu mới hiểu nổi những thế giới ngoài hành tinh này”.

Nguồn: JPL/NASA, PhysOrg.com


Lần đầu tiên chụp ảnh trực tiếp các đơn cực từ Các nhà khoa học đã chụp được những hình ảnh trực tiếp đầu tiên của các đơn cực từ vốn đã được nghĩ ra trên lí thuyết từ đầu những năm 1930 bởi nhà vật lí người Anh-Thụy Sĩ Dirac, ông đã chỉ ra sự tồn tại của chúng là phù hợp với lí thuyết tối hậu của vật chất – thuyết lượng tử.

Ảnh thể hiện 12 micro mét x 12 micro mét của siêu chất liệu từ nhân tạo, trong đó các đơn cực từ có thể nhìn thấy tại mỗi đầu của các dây Dirac, nhìn thấy dưới dạng các vạch tối. Các vùng tối tương ứng với các hòn đảo từ nơi sự từ hóa bị đảo ngược. (Ảnh: Viện Paul Scherrer)

Theo các kết quả công bố trên tờ tạp chí khoa học hàng đầu Nature Physics vào hôm 17 tháng 10 năm 2010, thì các nhà khoa học đã có thể chụp ảnh trực tiếp các đơn cực từ bằng cách sử dụng bức xạ tia X cường độ cao phát ra từ Nguồn Sáng Thụy Sĩ tại Viện Paul Scherrer.

“Một đơn cực từ một hạt ‘giả định’ là một nam châm có duy nhất một cực từ”, theo nhà vật lí lí thuyết, giáo sư Hans-Benjamin Braun ở Khoa Vật lí, trường Đại học College Dublin (UCD), người cùng lãnh đạo nghiên cứu trên với tiến sĩ Laura Heyderman thuộc Viện Paul Scherrer ở Thụy Sĩ.

“Một số lí thuyết quan trọng nhất giải thích vật chất lượng tử hành xử như thế nào trong vũ trụ xây dựng trên sự tồn tại của chúng, nhưng chúng đã lãng tránh sự ghi ảnh trực tiếp kể từ khi lần đầu tiên chúng được hình thành trên lí thuyết hồi thập niên 1930”.

“Lần đầu tiên chúng tôi đã chụp ảnh trực tiếp các đơn cực từ xuất hiện bên trong một siêu chất liệu nano sản xuất nhân tạo gồm những nam châm nhỏ xíu có kích cỡ chừng hai trăm nano mét”, giáo sư Braun giải thích.

Đúng như Dirac tiên đoán, các đơn cực từ đã được các nhà nghiên cứu quan sát thấy xuất hiện cùng với “các dây gắn” – cái gọi là ‘dây Dirac’ dẫn từ thông vào đơn cực từ theo kiểu giống hệt như cách vòi tưới vườn đưa nước vào bình phun.

Đội khoa học đã có thể chụp những hình ảnh trực tiếp đầu tiên của các đơn cực từ khó nắm bắt trên cùng với các dây Dirac gắn liền với chúng ở nhiệt độ phòng.

Ảnh minh họa các đơn cực từ biểu diễn dưới dạng những quả cầu lớn nằm tại các đầu dây Dirac. Các lưỡng cực được biểu diễn dạng các quả tạ từ tích và dây Dirac tương ứng với một dây tạ bị đảo lộn thể hiện bằng màu đen.

Các thí nghiệm cho thấy trực tiếp làm thế nào cực bắc và cực nam phân tách với nhau trong một trường ngoài, tạo ra dây Dirac trên đường đi của chúng, “một thực tế mà chúng tôi có thể giải thích trong khuôn khổ một mô hình lí thuyết”, theo lời nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ Remo Hügli, người cùng với giáo sư Braun xây dựng lí thuyết cho thí nghiệm trên.

Khi các nhà nghiên cứu khảo sát cách các đơn cực từ di chuyển, họ nhận thấy mỗi lần họ tăng từ trường đặt vào thì chúng kích thích một đợt thác đảo ngược từ hóa của những hòn đảo từ liền kề, giống như một hàng domino bị đổ. Những loại thác lở này không chỉ hạn chế với các hệ từ, mà ngoài các đối tác băng và tuyết của chúng, chúng còn có thể tự biểu hiện trong cát, trong những trận động đất, và trong sự khủng hoảng thị trường chứng khoán.

Nghiên cứu trên, do Tổ chức Khoa học Ireland và Tổ chức Khoa học quốc gia Thụy Sĩ tài trợ, cuối cùng có thể hỗ trợ các nhà khoa học trong việc tìm hiểu cách


thức các đơn cực từ có thể đã tương tác trong vũ trụ sơ khai.

Nhưng, các kết quả trên cũng còn có tác dụng với các ứng dụng dễ thấy hơn trong công nghệ truyền và lưu trữ dữ liệu. Cho đến nay, chỉ có các điện tích được sử dụng trong xử lí thông tin và việc sử dụng các từ tích có thể mang lại lợi thế đáng kể về công suất tiêu thụ và tốc độ xử lí.

Các đĩa cứng hiện nay lưu trữ dữ liệu bằng phương pháp từ tính, và thế hệ tiếp theo của chúng có khả năng nhất sẽ được chế tạo từ những nam châm độc lập nhỏ xíu thuộc loại đã được khảo sát trong nghiên cứu này. Như vậy, với kiến thức được cải thiện về hành trạng của các đơn cực từ, các nhà khoa học sẽ có thể phát triển các ổ đĩa cứng với mật độ lưu trữ dữ liệu cao hơn và tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn.

Được phôi thai bởi nhà vật lí lí thuyết người Anh-Thụy Sĩ, Paul Dirac, vào năm 1931, các đơn cực từ đã được Castelnovo, Moessner và Sondhi đề xuất là xuất hiện dưới dạng các giả hạt trong cái gọi là các hệ băng spin pyrochlore, vào năm 2008.

Bằng chứng ban đầu cho các đơn cực từ như vậy và các dây Dirac đi cùng trong các hệ pyrochlore tại nhiệt độ thấp đã được báo cáo vào tháng 10 năm 2009 bởi các nhà khoa học người Nhật Bản, Đức, Pháp, và Anh. Nghiên cứu hiện nay cung cấp thêm bằng chứng không gian trực tiếp đầu tiên cho các đơn cực từ và dây Dirac đi cùng. Hệ vật liệu sản xuất nhân tạo trên cho phép thao tác với các đơn cực từ ở nhiệt độ phòng, một tiến bộ đáng kể mở ra cánh cửa rộng bước sang các ứng dụng trong lĩnh vực lưu trữ dữ liệu.

Nguồn: Đại học College Dublin, PhysOrg.com


Các nguyên tử nặng sắp va chạm tại LHC

Cỗ máy va chạm hạt mạnh nhất thế giới đang nỗ lực cho các hạt ion nặng chuyển động điên cuồng để khảo sát những micro giây đầu tiên của vũ trụ.

Máy Va chạm Hadron Lớn tại CERN, gần Geneva, đã đáp ứng mục tiêu 2010 của nó với số lượng va chạm proton. Nó sắp cho các ion chì va chạm vào nhau trong tháng 11 tới.

“Đó là một trong những bước tiến lớn nhất mà bất kì cỗ máy va chạm nào từng thực hiện so với máy tiền nhiệm của nó, có lẽ là lớn nhất trong lịch sử”, theo lời John Jowett, trưởng nhóm điều hành ion nặng tại LHC. Khi các ion trên lao vào nhau, chúng sẽ tạo ra một quả cầu lửa gồm các quark và gluon cấu tạo nên các proton và neutron. Năng lượng va chạm đó sẽ bỏ xa năng lượng thu được bởi cỗ máy giữ kỉ lục hiện nay, Máy Va chạm Ion Nặng Tương đối tính (RHIC) tại Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven ở New York.

Trái với sự trông đợi ban đầu, các va chạm RHIC cho thấy các hạt trong món súp quark và gluon hành xử như thể chúng ở trong một chất lỏng. Sẽ thật thú vị khi chứng kiến xem hành trạng này có xuất hiện tại các nhiệt độ cao hơn của LHC hay không, theo lời nhà nghiên cứu Peter Steinberg ở Brookhaven.



Phát hiện thiên hà xa xôi nhất từ trước đến nay

Một ánh le lói mờ nhạt đã được Kính thiên văn vũ trụ Hubble xác nhận là thuộc về một thiên hà là vật thể xa xôi nhất từng được tìm thấy, tính từ trước đến nay. Thiên hà trên giúp các nhà khoa học có thêm một cánh cửa sổ mới nhìn vào vũ trụ nguyên thủy.

Camera Trường Rộng 3 của Kính thiên văn vũ trụ Hubble đã nhận ra vật thể trên dưới dạng một đốm sáng hồng ngoại mờ nhạt trong các quan sát thực hiện hồi tháng 8 và tháng 9 năm 2009.

Người ta nghi ngờ nó là một thiên hà ở rất xa vì ánh sáng của nó bị lệch đỏ mạnh, đúng như trông đợi đối với ánh sáng đã truyền đi hàng tỉ năm để đến với Trái đất. Sự giãn nở của vũ trụ làm kéo căng các sóng ánh sáng, đẩy chúng đến những bước sóng dài hơn, đỏ hơn.

Nhưng ban đầu các nhà thiên văn không thể bác bỏ khả năng rằng vật thể trên có thể thực chất có màu đỏ và ở gần Trái đất hơn nhiều, ví dụ một ngôi sao lùn nâu trong thiên hà của chúng ta. Camera Hubble không được trang bị khả năng đo phổ ánh sáng chi tiết cần thiết để phân biệt giữa những khả năng như vậy.

Nay, các nhà nghiên cứu tiếp tục thực hiện với kính thiên văn 8,2 m tại Đài thiên văn Nam châu Âu ở Chile, cho thấy vật thể trên nằm xa bên ngoài Dải Ngân hà. Ánh sáng của nó có vẻ như hơn 13,1 tỉ năm tuổi, khiến nó là vật thể xa xôi nhất từng được xác nhận tính cho đến nay.

Độ lệch đỏ cao

Một đội đứng đầu bởi Matt Lehnert ở Đài thiên văn Paris, Pháp, đã sử dụng kính thiên văn Hubble nhìn vào vật thể trên trong 16 giờ để đo phổ ánh sáng của nó. Những chỗ lồi và lõm trong quang phổ - tương ứng với ánh sáng phát ra hoặc bị hấp thụ - có một cực đại tại bước sóng 1,16 micro mét. Đội nghiên cứu nói cực đại trên có khả năng nhất là do ánh chói của chất khí hydrogen nóng từ một thiên hà ở xa gây ra. Ánh sáng ban đầu có bước sóng 0,122 micro mét nhưng trong hành trình đến với Trái đất, nó đã bị kéo giãn ra.

Lượng giãn ra này, đo bằng một đại lượng gọi là độ lệch đỏ, là 8,55, cho thấy ánh sáng mất hơn 13,1 tỉ năm mới tới được với chúng ta. Chúng ta thấy thiên hà đó khi nó xuất hiện lúc chưa tới 600 triệu năm sau khi Big Bang xảy ra, cách nay chừng 13,7 tỉ năm trước.

“Chúng tôi đã xác nhận một thiên hà phát hiện bởi Hubble trước đây là vật thể xa xôi nhất được nhận dạng tính cho đến nay trong Vũ trụ”, Lehnert nói. Kỉ lục cho vật thể xa xôi nhất trước đây thuộc về một ngôi sao tự hủy với độ lệch đỏ 8,2 – nghĩa là vụ nổ xảy ra lúc vũ trụ 630 triệu năm tuổi.

Các ứng cử viên không chắc chắn ở những độ lệch đỏ còn cao hơn so với thiên hà vừa tìm thấy đã được báo cáo, nhưng chúng không được xác nhận với các phép đo phổ ánh sáng. Cho đến nay, thiên hà xa xôi nhất được xác nhận bằng phương pháp quang phổ có độ lệch đổ là 6,96.

Thiên hà xa xôi, tên gọi là UDFy-38135539, xuất hiện dưới dạng một đốm mờ nhạt bên trong vòng trong màu đỏ trong ảnh này, chụp bởi Kính thiên văn vũ trụ Hubble. (Ảnh: NASA/ESA/G Illingworth/UCO/Đài thiên văn Lick/UCSC/Đội HUDF09)

Sương mù nguyên thủy

Khoảng cách cực xa của thiên hà mới này – đặt tên là UDFy-38135539 – cung cấp các gợi ý về cách thức sương mù nguyên thủy bị xua tan để làm cho vũ trụ trong suốt hơn đối với ánh sáng. Phần lớn ánh sáng sao trong vài trăm triệu năm đầu tiên của sự tồn tại của vũ trụ nhanh chóng bị hấp thụ bởi chất khí hydrogen tràn khắp vũ trụ.

Các nguyên tử hydrogen này cuối cùng phân li thành các proton và electron cấu thành của chúng – một quá trình gọi là sự ion hóa trở lại – bởi các nguồn bức xạ


có cường độ vẫn còn gây tranh cãi, dẫn tới vũ trụ trong suốt hơn mà chúng ta thấy ngày nay.

UDFy-38135539 tồn tại vào lúc lớp sương mù đó vẫn đang trong quá trình tan đi. Nhưng thật ra thì có những dấu hiệu dễ thấy cho biết phần lớn hydrogen xung quanh nó đã bị ion hóa trở lại.

Lehnert và các đồng nghiệp tính được bức xạ phát ra từ bản thân thiên hà trên không đủ để làm công việc đó, cho nên nó phải có sự trợ giúp, có lẽ từ một đám thiên hà nhỏ hơn xung quanh nó quá mờ nhạt nên không nhìn thấy.

“Rất thú vị là chúng ta đã có bằng chứng khả dĩ cho một thiên hà ở độ lệch đỏ phá kỉ lục”, phát biểu của Avi Loev thuộc Trung tâm Thiên văn Vật lí Harvard-

Smithsonian ở Massachusetts. Nhưng Loeb, người không thuộc đội của Lehnert, cho biết các đóng góp từ bầu khí quyển của Trái đất có thể mang đến thêm một số sai số cho khoảng cách của thiên hà trên.

Đội nghiên cứu thừa nhận rằng có khả năng là cực đại trong quang phổ ấy là do oxygen chứ không phải hydrogen, mang đến cho nó một độ lệch đỏ thấp hơn nhiều, là 2,12. Sự thăng giáng của khí quyển Trái đất có thẻ làm cho ánh sáng phát ra từ oxygen, cái tạo ra các cặp cực đại, bị nhòe thành một cực đại trông tựa như phổ tạo ra bởi hydrogen. Nhưng đội nghiên cứu tính ra được là sự nhòe đi này chỉ xảy ra trong 0,1% trong số các quan sát, cho nên có khả năng đây chẳng phải là trường hợp đó.



Bức xạ Hawking trong phòng thí nghiệm

Sơ đồ thí nghiệm dùng để phát hiện ra cái tương tự bức xạ Hawking. Xung laser vào tập trung vào một mẩu silic nóng chảy và các photon được thu gom ở góc 90o so với các xung tới. (Ảnh: Daniele Faccio)

Đó là một trong những ý tưởng tinh tế nhất của Stephen Hawking: tiên đoán năm 1974 rằng các lỗ đen không hoàn toàn đen, mà phát ra một dòng bức xạ đều đặn. Sự xác nhận thực nghiệm của bức xạ Hawking có lẽ sẽ mang đến cho nhà vũ trụ học người Anh 68 tuổi này một Giải Nobel Vật lí. Nhưng đáng tiếc, không một ai có thể phát hiện ra một tín hiệu lỗ đen vì nó quá yếu so với bức xạ nền của vũ trụ.

Tuy nhiên, cơ hội giành giải Nobel của Hawking có lẽ đang tăng lên, nhờ một bài báo sẽ sớm công bố trên tạp chí Physical Review Letters. Trong công trình này, các nhà vật lí người Italy mô tả cái nhiều người tin là phép đo đầu tiên của bức xạ Hawking phát ra từ một “cái tương tự” lỗ đen trong phòng thí nghiệm.

Nghiên cứu trên đã khuấy lên một cuộc tranh cãi về cái thật sự cấu thành nên bức xạ Hawking, và bằng chứng trên cơ sở phòng thí nghiệm như thế có thể giúp đưa Hawking thành một đối thủ nặng kí cho Giải Nobel hay không.

“Chúng ta không có bất kì bằng chứng quan sát nào từ các lỗ đen thiên văn vật lí về sự tồn tại của hiệu ứng Hawking, và sẽ cực kì khó khăn để chúng ta có được một bằng chứng như vậy, cho nên bất kì phương pháp nào xác nhận được tiên đoán của Hawking cũng có tầm quan trọng rất lớn đối với cộng đồng khoa học”, phát biểu của Matt Visser, một chuyên gia về các vật tương tự hấp dẫn tại trường Đại học Wellington, New

Zealand, người không có liên quan trong nghiên cứu trên.

Cội nguồn ở cơ học lượng tử

Lí thuyết của Hawkign bắt nguồn từ nguyên lí bất định trong cơ học lượng, nguyên lí cho chúng ta biết rằng các cặp hạt liên tục thoắt ẩn thoắt hiện, kể cả trong chân không. Đa phần thời gian thì những hạt này hủy lẫn nhau hầu như ngay khi chúng vừa sinh ra, nhưng điều này sẽ không còn đúng tại rìa của một lỗ đen, nơi được gọi là chân trời sự cố, tại đó sự hấp dẫn trở nên mạnh đến mức kể cả ánh sáng cũng chẳng thoát ra được. Thành ra nếu một cặp hạt sinh ra ở hai phía điểm này, thì một hạt sẽ bị nuốt vào lỗ đen, còn hạt kia thì thoát ra ngoài – và hạt thoát ra này sẽ trở thành bức xạ Hawking.

Vì hiện nay, người ta không thể quan sát bức xạ Hawking đối với các lỗ đen thực tế, nên trong thời gian gần đây, các nhà vật lí đã chuyển sang khảo sát những cái tương tự lỗ đen trong phòng thí nghiệm có thể bắt chước hành trạng của các đối tác thiên văn vật lí của chúng. Một loại tương tự như thế sử dụng laser để mô phỏng một chân trời sự cố, vì ánh sáng cường độ cao có thể làm biến đổi chiết suất của một môi trường, đại lượng chi phối tốc độ truyền ánh sáng. Nói đơn giản thì việc chiếu một laser cường độ mạnh qua thủy tinh tạo ra một đỉnh chiết suất: bất kì photon nào ở phía trước đỉnh này thì có thể truyền về phía trước, còn những photon ở đằng sau và cố gắng truyền về


phía trước thì bị chậm dần đến mức dừng lại hẳn – chúng đã bị bắt, giống như trong một lỗ đen thật sự.

Đây là loại hệ được sử dụng trong nghiên cứu mới nhất của Daniele Faccio và các đồng nghiệp ở trường Đại học Insubria và các trường viện Italy khác. Họ đặt một máy dò photon và một quang phổ kế ở những góc thích hợp so với hướng của chùm tia laser truyền qua thủy tinh để bắt giữ bất kì photon nào ra đời tự phát tại chân trời sự cố được mô phỏng. Nhiễu amid xuất hiện do các khiếm khuyết huỳnh quang trong thủy tinh, vì thế nhóm của Faccio đã có thể thu được một tín hiệu photon với bước sóng trong khoảng từ 850 đến 900 nm. Vì không có sự phát xạ huỳnh quang nào khác được biết trong vùng này, nên các nhà nghiên cứu khẳng định, các photon này phải là bức xạ Hawking.

Một số người đồng ý, nhưng không phải ai cũng vậy

Một số nghiên cứu độc lập tán thành kết quả trên, đáng chú ý là trong đó có Ulf Leonhardt, một nhà vật lí ở trường Đại học Andrews, Anh quốc, người đã đi tiên phong xây dựng cơ sở của thí nghiệm trên cách đây hai năm trước. Nhưng còn những người khác thì không chắc cho lắm.

Một vấn đề là nhóm của Faccio không thể chứng tỏ được rằng sự phát xạ trên là một phổ “vật đen” liên tục, như phổ của một lỗ đen thiên văn vật lí phải như thế - mặc dù họ thật sự có một thiết bị để thực hiện một phép đo thấu đáo như vậy, nhưng hệ thống của họ quá phân tán nên phổ vật đen có khả năng sẽ bị tiêu tán. Một vấn đề nữa là bức xạ Hawking phải chỉ phát ra theo hướng của laser và không vuông góc, mặc dù điều này là có thể vì cơ cấu chiết suất mạnh làm bẻ cong ánh sáng ra bên ngoài. Câu hỏi đặt ra là những thiếu sót như thế này có làm cho sự khẳng định “bức xạ Hawking” là không trụ được hay không?

“Câu hỏi này một phần là một câu hỏi ngữ nghĩa”, theo lời Renaud Parentani, người chuyên nghiên cứu

bức xạ Hawking tại trường Đại học Paris-Sud 11, Pháp. Parentani tin rằng, từ trước đến nay, chưa hề có ai từng định nghĩa xem cái gì cấu tạo nên bức xạ Hawking thuần túy, và các nhà nghiên cứu nên tập trung vào xác định xem những khía cạnh nào của hiện tượng ấy mà một thí nghiệm đã thành công trong việc chứng minh. “Bằng cách nào đó, chúng ta phải đưa ra một danh sách những tính chất đặc biệt mô tả đặc trưng cho bức xạ Hawking chuẩn”, ông nói.

Sự vướng víu có thể là một luận cứ có sức mạnh

Một cách thuyết phục những người còn nghi ngờ có lẽ là đo đồng thời các photon phát ra ở cả hai phí của đỉnh chiết suất. Nếu chúng bị vướng víu theo ý nghĩa cơ lượng tử, thì đây sẽ là bắng chứng chắc chắn rằng chúng được sinh ra cùng nhau tại chân trời sự cố. Leonhardt tâm sự với physicsworld.com rằng ông trông đợi có các kết quả cho một thí nghiệm như vậy trong chừng một năm tới, hoặc sớm hơn.

Về cơ hội nhận giải Nobel của Hawking, hầu hết các nhà vật lí đều nghĩ rằng hãy còn quá sớm để nói tới điều đó. Nhưng với tính hầu như không thể của việc thực hiện một phép đo thiên văn vật lí của bức xạ Hawking, và theo điều lệ của Giải Nobel, vẫn có một cơ hội – dẫu là xa xôi – để cho ủy ban xét giải người Thụy Điển công nhận bằng chứng phòng thí nghiệm của lí thuyết Hawking là đủ để vinh danh ông. Mới đây, một nhóm nghiên cứu ở Canada đã tìm thấy bằng chứng cho cái họ khẳng định là bức xạ Hawking trong một hệ cổ điển, gốc nước (xem arXiv: 1008.1911), và nhiều thí nghiệm khác có khả năng tìm thấy bằng chứng trong phòng thí nghiệm trong vòng vài tháng tới.

Các bạn có thể xem bản thảo bài báo trên tại arXiv: 1009.4634.



Tinh thể lỏng chảy thành dòng

Các màn hình màu và các máy đọc điện tử có thể trở nên bóng mượt hơn và sắc nét hơn nhờ một phương pháp mới dịch chuyển “mực kĩ thuật số” trên màn hình. Các nhà nghiên cứu ở Mĩ vừa giới thiệu một dạng linh hoạt hơn của hiện tượng điện chuyển, một kĩ thuật sử dụng điện trường để điều khiển các hạt lơ lửng trong chất lỏng. Họ nói bước đột phá trên còn có thể phát triển cho một số ứng dụng như việc tái tạo các điều kiện bên trong cơ thể con người.

Sự điện chuyển truyền thống hoạt động bằng cách thiết lập một điện trường đều, sinh ra bởi một dòng điện không đổi, với một chất lỏng chứa các hạt tích điện khi đó bị cưỡng bức chuyển động. Kĩ thuật trên có nhiều ứng dụng rộng rãi như các màn hiển thị điện chuyển và phân tích gen, trong đó người ta sử dụng hiện tượng này để sắp xếp các chuỗi ADN theo kích thước.

Oleg Lavrentovich và các đồng nghiệp của ông tại trường Đại học Kent State, Ohio, vừa phát triển một biến thể của kĩ thuật không đòi hỏi các hạt linh động phải tích điện. Điều quan trọng là thay chất lỏng bằng một dạng lai của vật chất gọi là tinh thể lỏng, chúng biểu hiện các tính chất của chất lỏng lẫn các tính chất của tinh thể chất rắn.

Các tinh thể mất trật tự

Bằng cách đưa vào các hạt cầu gốc vàng và silic, với đường kính chỉ vài micron, đội của Lavrentovich đã

tạo ra các biến dạng bên trong một tinh thể lỏng thông dụng gọi là E7. Tuy nhiên, những biến dạng này là bất đối xứng ở hai phía của các hạt và vì thế sự có mặt của một điện trường làm cho các ion tự do và chất lỏng chứa chúng chảy dọc theo đường nối liền hai biến dạng. Dòng chảy này có thể dùng để chuyển hướng các hạt đi vòng quanh bên trong tinh thể lỏng. “Những biến dạng nhỏ xíu này phụ thuộc vào sự định hướng của các phân tử bên trong tinh thể lỏng”, Lavrentovich giải thích.

Một đặc điểm linh hoạt khác của cơ chế truyền tải như thế này là nó có thể hoạt động với điện trường của dòng xoay chiều lẫn một chiều. Theo các nhà nghiên cứu, điện trường xoay chiều thì tốt hơn trong một hệ điện chuyển vì nó khắc phục được vấn đề gây ra bởi sự điện phân và sự vắng mặt của những dòng đều đặn. Họ nói việc có thể làm biến thiên điện trường và có sự chọn lựa các hạt rộng rãi hơn có thể đưa đến các hệ điện chuyển dễ điều khiển hơn.

Lavrentovich cho biết đội khoa học của ông sẵn lòng kêu gọi các nhà đầu tư muốn phát triển những ứng dụng khác nhau nảy sinh từ nghiên cứu này. Về mặt phát triển vật lí cơ sở, các nhà nghiên cứu sẽ thử tái tạo kĩ thuật điện chuyển mới của họ trong các tinh thể lỏng gốc nước, chúng có cấu trúc có thể sánh với những điều kiện nhất định bên trong cơ thể người. Trên lí thuyết thì việc tái tạo những môi trường này có thể giúp người ta hiểu rõ hơn các quá trình sinh học, đồng thời giúp phát triển các hệ thống phân phối thuốc và chẩn đoán bệnh.

Nghiên cứu này công bố trên tạp chí Nature.

Một quả cầu thủy tinh 10 micron dìm trong một tinh thể lỏng lyotropic chromonic (Ảnh: Israel Oleg Lavrentovich, Israel Lazo và Oleg Pishnyak)


Khi đặt một hạt trong một tinh thể lỏng, nó tạo ra các sai lệch tô pô (Ảnh: Oleg Lavrentovich, Israel Lazo và Oleg Pishnyak)

Những biến dạng này cho phép các hạt đẩy đi trong điện trường ngoài. (Ảnh: Oleg Lavrentovich, Israel Lazo và Oleg Pishnyak)

Các sai lệch là sự biến dạng của các định hướng phân tử bên trong tinh thể lỏng. (Ảnh: Oleg Lavrentovich, Israel Lazo và Oleg Pishnyak)



Nghiên cứu mới nhất về graphene có thể dẫn tới các cải tiến cho tai nghe bluetooth và các dụng cụ khác Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Kĩ thuật California Riverside (UCR) vừa chế tạo và thử nghiệm thành công một bộ khuếch đại làm từ graphene có thể đưa đến những mạch điện hiệu quả hơn trong các chip điện tử, thí dụ như chip sử dụng trong tai nghe Bluetooth và các dụng cụ thu thuế dùng trong xe hơi.

Alexander Balandin, phải, và Guanxiong Liu, một trong các nghiên cứu sinh của Balandin.

Graphene, một tinh thể carbon dày một nguyên tử, lần đầu tiên được tách ra vào năm 2004 bởi Andre Geim và Konstantin Novoselov, họ đã giành giải Nobel vật lí hồi đầu tháng này cho công trình đó. Graphene có nhiều tính chất ngoại hạng, bao gồm tính dẫn điện và dẫn nhiệt siêu hạng, độ bền cao và sự hấp thụ quang độc nhất vô nhị.

Minh chứng tại UCR của bộ khuếch đại graphene với các chức năng xử lí tín hiệu là một bước tiến quan trọng nữa hướng đến công nghệ graphene vì nó là một chuyển tiếp từ các dụng cụ graphene riêng lẻ sang các mạch điện tử và chip điện tử graphene, theo lời Alexander Balandin, một vị giáo sư kĩ thuật điện, người thực hiện công trình trên cùng với một nghiên cứu sinh và các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Rice.

Bộ khuếch đại ba mốt dựa trên graphene có các ưu điểm so với các bộ khuếch đại chế tạo từ các chất bán dẫn thông thường, thí dụ như silicon, Balandin nói –

ông còn là chủ tịch của chương trình Khoa học và Kĩ thuật Vật liệu của trường UC Riverside. Bộ khuếch đại graphene có tính đa năng hơn và có tốc độ nhanh hơn do tính dẫn điện hai chiều của graphene (sự dẫn điện bởi các điện tích dương và âm).

Nó có thể chuyển giữa những mốt hoạt động khác nhau dễ dàng bằng cách thay đổi điện áp đặt vào. Người ta trông đợi những đặc điểm này mang lại những con chip đơn giản hơn và nhỏ hơn, một hệ phản ứng nhanh hơn và tiêu hao ít năng lượng hơn.

Minh chứng thực nghiệm của bộ khuếch đại graphene đa năng được công bố trên tạp chí ACS Nano.

Việc chế tạo và thử nghiệm được tiến hành trong Phòng thí nghiệm Dụng cụ Nano của Balandin. Các đồng tác giả của bài báo là Guanxiong Liu, một trong các nghiên cứu sinh của Balandin, Kartik Mohanram, một phó giáo sư tại trường đại học Rice, và Xuebei Yan, một trong các nghiên cứu sinh của Mohanram.

Các nhà nghiên cứu ở trường đại học Rice đã thiết kế ra bộ khuếch đại trên và đang thử nghiệm giao thức. Liu đã chế tạo dụng cụ trong phòng thí nghiệm UCR. Sau đó, Liu và Yan đã thử nghiệm bộ khuếch đại trong phòng thí nghiệm của Balandin.

Bộ khuếch đạo ba mốt trên có thể tích điện bất cứ lúc nào trong khi đang hoạt động trong ba mốt: dương, âm hoặc cả hai. Bằng cách kết hợp ba mốt này, các nhà nghiên cứu đã chứng minh bộ khuếch đại có thể thu được sự điều biến cần thiết cho chế độ khóa dịch pha và dịch tần, những kĩ thuật được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng không dây và âm thanh.

Những ứng dụng này bao gồm: các tai nghe Bluetooth cho điện thoại di động; thiết bị nhận dạng tần số vô tuyến (RFID), dùng trong các sản phẩm không dây, bao gồm các dụng cụ thu thuế dùng trong xe hơi, card dùng chi trả tiền vận tải công cộng và các thẻ nhận dạng trên động vật; và ZigBee, một giao thức truyền thông dùng trong các dụng cụ như công tắc đèn không dây và các máy đo điện dùng trong việc chiếu sáng trong nhà.



Phát hiện các chất khí bất ngờ tại các rìa hố va chạm trên Mặt trăng Theo một bài báo đăng trên số ra ngày 21/10 của tạp chí Science, Tàu quỹ đạo Trinh sát Mặt trăng (LRO) của NASA và bộ thiết bị phức tạp của nó đã xác định thấy hydrogen, thủy ngân và những chất dễ bay hơi khác có mặt trong đất đá nằm trong bóng râm vĩnh cửu trên Mặt trăng.

Những cú va chạm cứng làm bắn tung các mảnh vỡ ra sang bên (trái), còn những cú va chạm mềm mang lại cột vật chất vọt lên cao (phải). Ảnh: Đại học Brown/Peter H. Schultz và Brendan Hermalyn, NASA/Ames Vertical Gun Range.

Vệ tinh Cảm biến và Quan sát Miệng hố Mặt trăng Từ xa (LCROSS), phóng lên cùng với LRO, đã cố ý lao vào bề mặt chị Hằng hôm 9 tháng 10 năm 2009, trong khi các thiết bị LRO thì quan sát. Khoảng 90 s sau khi LCROSS chạm vào Mặt trăng, LRO bay ngang qua túm bụi do cú va chạm làm dâng lên, còn Dự án Lập Bản đồ Lyman Alpha (LAMP) và các thiết bị khác thì thu thập dữ liệu. Sử dụng những dữ liệu này, các thành viên đội LAMP cuối cùng đã xác nhận sự hiện diện của các chất khí hydrogen phân tử, carbon monoxide và thủy ngân nguyên tử, cùng với những lượng nhỏ calcium và magnesium, cũng ở dạng khí.

“Chúng ta đã có các gợi ý từ đất đá Apollo và các mô hình rằng các chất dễ bay hơi mà chúng ta thấy trong túm bụi va chạm đã và đang được thu gom ở gần các vùng cực của Mặt trăng”, theo lời tiến sĩ Randy Gladstone, nhà nghiên cứu LAMP chính, thuộc Viện Nghiên cứu Tây Nam ở San Antonio. “Giờ thì chúng ta đã có sự xác nhận”.

Địa điểm va chạm là miệng hố Cabeus ở gần cực nam mặt trăng. Độ nghiêng nhỏ của trục quay của Mặt trăng cho phép lòng hố ở gần các cực bị che phủ vĩnh viễn trước ánh sáng mặt trời trực tiếp. Không có ánh sáng mặt trời, nhiệt độ trong những vùng này có thấp xuống tới 35 đến 100 Kelvin – lạnh đến mức hầu như mọi chất dễ bay hơi đều bị giữ lại. Các va chạm tiểu thiên thạch nhỏ tiếp tục phủ bụi lên chúng, chia tách chúng khỏi ánh sáng mặt trời và chặn mất khả năng thoát ra của chúng.

Các kết quả của LRO có giá trị đối với sự cân nhắc trong tương lai về các địa điểm xây dựng căn cứ Mặt trăng rô bôt và có người điều khiển. Do sự định hướng của Mặt trăng so với Mặt trời, cho nên có những vùng bóng tối vĩnh cửu trong các đáy hố va chạm, nhưng cũng có những ngọn núi và vành hố hầu như luôn nằm trong ánh nắng mặt trời, chúng sẽ cho phép lắp đặt và vận hành các hệ thống cấp điện mặt trời. Việc phát hiện ra nước đóng băng và các tài ngueyen khác trong vùng trên còn có thể giảm bớt nhu cầu vận chuyển tài nguyên từ Trái đất lên cho các nhà du hành sử dụng.

“Việc phát hiện ra thủy ngân trong đất là bất ngờ lớn nhất, đặc biệt khi nó có độ dồi dào ngang như nước mà LCROSS đã phát hiện ra”, theo lời Kurt Retherford, một thành viên của đội LAMP. “Tính độc hại của nó có thể mang đến thử thách cho sự thám hiểm có con người”.

Do Viện nghiên cứu Tây Nam phát triển, LAMP sử dụng một phương pháp mới lạ để săm soi vào bóng tối của những vùng bóng đêm vĩnh viễn trên Mặt trăng. Quang phổ kế tử ngoại này quan sát bề mặt chị hằng phía ban đêm, sử dụng ánh sáng phát ra từ không gian lân cận (và các ngôi sao), cái nhận chìm mọi vật thể trong không gian trong một ánh le lói dịu nhẹ. Ánh le lói Lyman-alpha này không thể nhìn thấy đối với mắt người, nhưng có thể nhìn thấy đối với LAMP khi nó phản xạ khỏi Mặt trăng. Các phân tích sự phát xạ, cùng với các thiết bị LRO khác, giúp xác định các tính chất của bề mặt chị hằng.

Sau các quan sát va chạm LCROSS, LAMP tiếp tục nghiên cứu các tính chất phản xạ tử ngoại và thành phần của bề mặt chị hằng và thành phần của khí quyển mặt trăng. Kể từ kết luận của Ban giám đốc Các hệ thống Thám hiểm của NASA, Ban giám đốc Sứ mệnh Khoa học đã quyết định giám sát các nghiên cứu có chiều sâu hơn đối với các thiết bị khoa học. Trong nghiên cứu khoa học, LAMP sẽ chuyển sang đánh giá chi tiết hơn bầu khí quyển của Mặt trăng và tính biến thiên của nó.



Thí nghiệm nhà bếp mô phỏng các lỗ trắng

Những cỗ máy va chạm tốn kém không phải là phương thức duy nhất để khảo sát nền vật lí mới. Có vẻ như nước vọt ra từ miệng vòi và lao thẳng xuống bể hành xử giống như một lỗ trắng – cái ngược lại của một lỗ đen.

Một lỗ đen là một sự tập trung khối lượng đậm đặc bao quanh bởi một trường hấp dẫn mạnh khủng khiếp. Không gì rơi vào trong một bán kính nhất định xung quanh nó, gọi là chân trời sự cố, thoát ra ngoài được. Một lỗ trắng là cái ngược lại: chân trời sự cố của nó cho phép mọi thứ thoát ra nhưng ngăn không cho cái gì đi vào trong. Tuy nhiên, cho đến nay, các lỗ trắng chỉ mới tồn tại trên lí thuyết, cho nên người ta không thể nghiên cứu chúng bằng phương pháp quan sát.

Khi nước lao xuống chạm trúng đáy bể, nó chảy ra phía ngoài theo mọi hướng. Ở một khoảng cách nhất định tính từ điểm nơi nước chạm trúng bể, phần chất lỏng loang ra nhanh chóng giảm tốc và ùn lại trước khi tiếp tục dòng chảy ra phía ngoài của nó, tạo ra một cái gờ dạng vòng.

Trước đây, các nhà vật lí nghi ngờ rằng bất kì gợn sóng nào có thể phát sinh bên ngoài cái gờ và truyền về phía nó sẽ không thể nào đi qua gờ. Đây là vì tại gờ sóng, nước chảy ra phía ngoài ở tốc độ cực đại mà các gợn sóng có thể truyền vào trong, cho nên các gợn sóng sẽ không tiếp tục phát triển về phía trước, giống như con chạy trên cối xay vậy. Điều này khiến cho gờ sóng hành xử giống như một chân trời sự cố lỗ trắng.

Nay hiện tượng này được xác nhận thực nghiệm bởi Germain Rousseaux ở trường Đại học Nice, Pháp, cùng các đồng nghiệp của ông.

Góc mở

Thay vì khảo sát nước tuôn xuống bể, đội khoa học khảo sát cái xảy ra khi một dòng dầu nhớt chạm trúng một cái bể rỗng. Khi họ đặt đầu kim trên đường đi của dầu khi nó lan ra từ điểm va chạm, nó tạo ra một nhiễu loạn hình chữ V (xem hình).

Góc của chữ V phụ thuộc vào tốc độ tương đối của chất lỏng và mọi gợn sóng trên bề mặt của nó. Khi đội

nghiên cứu đo nó, họ nhận thấy hai tốc độ đó thật sự bằng nhau, ngăn không cho các gợn sóng lan vào trong và tạo ra cái tương tự với một chân trời sự cố lỗ trắng.

Họ cũng nhận thấy giữa điểm va chạm và gờ sóng, dầu chảy nhanh hơn tốc độ gợn sóng, làm cho mọi gợn sóng phát sinh tại đó nhanh chóng truyền ra bên ngoài – giống hệt như mọi thứ bên trong một lỗ trắng sẽ thoát ra ngoài hết.

Gờ sóng dạng vòng hình thành khi một dòng chất lỏng chạm trúng một bề mặt phẳng hành xử giống như một chân trời sự cố lỗ trắng (Ảnh: Germain Rousseaux/U. Nice-Sophia Antipolis)

‘Thử ở nhà’

“Thí nghiệm trên xây dựng trên một ý tưởng đơn giản mà mọi người ai cũng có thể hiểu và thử làm ở nhà”, theo lời Ulf Leonhardt ở trường đại học St. Andrews, Anh quốc.

Daniele Faccio thuộc trường đại học Heriot-Watt ở Edinburgh, Anh, người gần đây đã sử dụng laser để mô phỏng một chân trời sự cố, cho biết các vật tương tự lỗ đen và lỗ trắng có thể mang lại những kiến thức sâu sắc về cơ sở vật lí của những đối tượng kì lạ này. Chẳng hạn, năm 1974, Stephen Hawking đã chứng minh trên lí thuyết rằng các chân trời sự cố sẽ phát ra ánh sáng.

Các kính thiên văn của chúng ta không đủ nhạy để xác nhận điều này, nhưng các thí nghiệm tương đương như thí nghiệm của Rousseaux có thể giúp làm sáng tỏ cơ chế vật lí của sự phát xạ, cho đến nay cơ chế đó vẫn còn chưa rõ.



Vĩnh biệt máy hát Walkman sau hơn 30 năm thịnh hành

Đó là phát minh đã định hình cả một thế hệ.

Linh động và thời thượng, máy hát Sony Walkman từng là một sản phẩm thuộc loại phải có trong tay của thanh thiếu niên hồi thập niên 1980.

Máy hát Walkman vang bóng một thời

Nhưng nay hãng Sony cho biết họ sẽ không sản xuất các máy hát cầm tay mang tính biểu trưng này sau hơn 30 năm sản xuất liên tục.

Tin tức rằng đến nay hãng Sony mới quyết định ngừng sản xuất có thể khiến nhiều người bất ngờ, vì họ cho rằng sự phát triển của iPod và thậm chí máy hát CD đã đưa Walkman vào viện bảo tàng lịch sử khoa học từ lâu rồi.

Theo một nữ phát ngôn viên của hãng, Sony đã ngừng sản xuất máy hát nhạc di động kiểu băng cassette ở Nhật Bản hồi tháng 4 rồi và sẽ bán hết số máy còn trong kho. Kể từ lần ra mắt đầu tiên của sản phẩm vào tháng 7 năm 1979, Sony đã bán ra 220 triệu máy hát Walkman trên thị trường toàn cầu.

Là một dụng cụ được chế tạo lần đầu tiên vào năm 1978 bởi người kĩ sư hãng Sony, Nobutoshi Kihara, cho đồng chủ tịch hãng Sony Akio Morita, người muốn có thể nghe nhạc opera trong những chuyến bay xuyên Thái Bình Dương thường xuyên của mình.

Thống lĩnh thị trường máy nghe nhạc di động trong suốt thập niên 1980 và đầu thập niên 1990, nhưng cuối cùng Walkman đã bị thế chỗ bởi các công nghệ kĩ thuật số đang dần xuất hiện như CD, DAT, và MiniDisc của chính hãng Sony. Hơn 30 năm sau, máy cassette Walkman bị xem là lỗi thời so với máy hát MP3 và iPod.

Một sản phẩm đã định hình phong cách trẻ trong thập niên 1980

Nhu cầu máy hát cassette ở Nhật hiện nay chỉ hạn chế với một số ít người dùng lớn tuổi.

Sony sẽ tiếp tục sản xuất máy cassette Walkman ở Trung Quốc để cung cấp cho người dùng nước ngoài, bao gồm Mĩ, châu Âu và một số nước châu Á. Nhãn hiệu Walkman tiếp tục được giữ lại là một phần trong chiến lược phát triển thị trường điện thoại di động của hãng.

Hồi đầu năm nay, Sony cũng đã tuyên bố ngừng sản xuất đĩa mềm 3,5 inch.



Nước Mĩ phê chuẩn dự án điện mặt trời lớn nhất thế giới Thứ hai hôm qua (25/10), nước Mĩ đã phê chuẩn giấy phép cho dự án nhà máy điện mặt trời lớn nhất thế giới – bao gồm bốn nhà máy điện đồ sộ, mỗi nhà máy trị giá một tỉ đô la ở miền nam bang California.

Cánh đồng mặt trời phát điện ở Chicago, Illinois.

“Nhà máy điện mặt trời Blythe sẽ gồm bốn nhà máy 250 MW, xây dựng trên những ốc đảo nằm trong sa mạc Mojave rực nắng”, Thư kí Bộ Nội vụ Ken Salazar cho biết.

“Khi hoàn thành, dự án sẽ phát ra đến 1000 MW năng lượng... Điện năng đó đủ để cấp cho 750.000 hộ dân trung bình ở Mĩ và biến Blythe thành cơ sở điện mặt trời lớn nhất thế giới”.

Tổng công suất trên sẽ ngang ngửa với công suất tuabin của một nhà máy điện hạt nhân hoặc một nhà máy nhiệt điện đốt than hiện đại cỡ lớn - theo Solar Millennium, công ti phụ trách phát triển cơ sở trên.

Theo kế hoạch công bố trên website của hãng, Solar Millennium sẽ triển khai xây dựng Blythe trong năm nay. Lúc cao điểm xây dựng, dự án cần đến 1000 nhân công.

Cơ sở Blythe là một trong một nhóm dự án năng lượng hồi phục được Bộ Nội vụ Hoa Kì thông qua trong những tuần gần đây.

Hồi đầu tháng này, Salazar đã phên chuẩn năm dự án năng lượng hồi phục đầu tiên trên các ốc đảo công, bốn ở California và một ở Nevada, cả hai bang đều đang bị ảnh hưởng nặng nề bởi sự suy thoái kinh tế.

Hai tuần trước, Salazar đã phê duyệt nhà máy sản xuất tháp gió lớn nhất thế giới trong khu công nghiệp Pueblo, Colorado, nhà máy do công ti Đan Mạch Vestas Wind Systems quản lí.

Hồi đầu tuần trước, Salazar cũng vừa kí giấy phép cho cánh đồng năng lượng gió lớn đầu tiên ở ngoài khơi bang New Jersey.



LED trên đầu ngón tay

Ma trận kết hợp gồm các LED và các bộ dò quang tạo thành găng tay có thể cho bạn biết đầu ngón tay của bạn đang chạm gần bao nhiêu so với vật tiếp xúc. Nói chung, các dụng cụ như thế cho phép các bộ cảm biến cự li làm việc trong nước muối, nước xà phòng, và thủy dịch trong cơ thể sinh vật. (Ảnh: John Rogers)

Các diode phát quang – hay LED – đã được ứng dụng trong đèn tín hiệu giao thông, màn hình ti vi và các bóng đèn hết sức hiệu quả năng lượng. Và có thể chẳng bao lâu nữa nó còn được dùng trong các công nghệ y khoa như làm găng tay cảm biến cự li, chỉ phẫu thuật và các máy theo dõi dòng tĩnh mạch, nhờ sự nỗ lực của đội nghiên cứu quốc tế, đứng đầu là John Rogers ở trường đại học Illinois, Urbana Champaign.

Nhắm tới những ứng dụng này, Rogers và các đồng nghiệp của ông đã khai thác một kĩ thuật in mới để tạo ra những ma trận đèn LED đỏ hết sức nhỏ trên một chất nền dẻo.

Giống như việc sản xuất LED thông thường, việc chế tạo dụng cụ bắt đầu bằng cách cho lắng một chồng gồm các lớp hợp chất bán dẫn lên trên một chất nền. Các lớp dưới và trên, tương ứng, có sự dư thừa và thiếu electron, và kẹp giữa chúng là một lớp chỉ dày vài nano mét, gọi là một giếng lượng tử. Khi thiết lập một điện áp trên toàn bộ cấu trúc, các electron và các đối tác dương của chúng, gọi là các lỗ trống, bị lái vào giếng, tại đó chúng kết hợp với nhau để phát ra ánh sáng.

LED thường được chế tạo bằng cách cưa các bánh xốp thành hàng nghìn con chip hình vuông. Để ngăn không cho chúng quá mỏng manh, các rìa của chúng ít nhất phải là 300 µm – vẫn còn quá dài để tạo ra các ma trận linh hoạt trên các tấm plastic.

Đủ nhỏ để linh hoạt

Để tạo ra các LED có các cạnh chỉ 50 µm, Rogers và các cộng sự của ông đã định hình diện tích chip với kĩ thuật quang khắc và khắc acid. Sau đó, một kĩ thuật ion sẽ đưa các ma trận LED này vào những chất nền xen kẽ, trong đó chúng tiếp xúc điện và mắc nối tiếp với nhau.

“In là một phần quan trọng của quá trình trên”, Rogers nói. “Chúng tôi đã phát triển kĩ thuật đó đến một mức độ tinh vi rất cao, và hiện nay chúng tôi đã thu được hiệu quả hơn 99% và độ chính xác khoảng một micron”.

Trong khi các chất hữu cơ phát quang có thể về căn bản làm đơn giản hóa quá trình chế tạo LED trên một chất nền dẻo, nhưng các chất hữu cơ có những nhược điểm khác nữa. “Độ sáng của chúng không thể sánh với các LED vô cơ, và việc gói gọn chúng để tránh phô ra trước các mức độ ẩm và oxygen là cực kì khó khăn”, Rogers giải thích.

Ánh sáng phát ra từ một ma trận 6x6 LED không bị ảnh hưởng bởi sự kéo căng xung quanh một ngòi bút chì. (Ảnh: John Rogers)


Kéo căng, uốn, xoắn và bẻ cong

Để kiểm tra tính bền của các ma trận LED nhỏ xíu của mình, đội khoa học đã làm chúng biến dạng và theo dõi các thay đổi về hiệu suất. “Chúng tôi có thể xem xét hầu như mọi kiểu biến dạng – thậm chí với các giá trị cực độ của lực kéo, uốn, xoắn, gấp – lên tới 100.000 chu kì hoặc hơn nữa”. Một sức mạnh nữa của quá trình in trên là nó có thể tạo ra các ma trận LED trên nhiều chất nền đa dạng, như plastic, cao su, lá nhôm, giấy và thậm chí cả lá cây.

Để chứng minh cho những công dụng tiềm năng của các ma trận LED nhỏ xíu, các nhà nghiên cứu đã gắn chúng vào một cái ống để cung cấp một nguồn sáng cho một dụng cụ y khoa đo hàm lượng glucose phân phối trong tĩnh mạch.

Một ứng dụng nữa cho những ma trận này là kĩ thuật khâu y khoa. Người ta không thể in các dụng cụ lên trên một sợi chỉ, nhưng có thể gắn chúng vào bằng cách cuộn chất liệu này lên một chất mang thủy tinh có đính các LED đỏ. Các mũi khâu tích hợp những bộ phát quang nhỏ xíu này có thể đưa vào trong con chuột gây mê. Theo đội nghiên cứu, việc đưa thêm

LED vào chỉ phẫu thuật mang lại nhiều lợi ích cùng lúc: tăng tốc độ hàn; thắp sáng mô nằm sâu bên trong; và cơ hội theo dõi sự oxy hóa của máu.

Thắp sáng đầu ngón tay của bạn

Các ma trận LED còn có thể sử dụng trong các đầu ngón tay của găng tay để tạo ra các bộ cảm biến cự li nhằm hỗ trợ cho các hệ thống rô bôt hoặc cho các thủ tục y khoa. Để làm như vậy, các nhà nghiên cứu đã tích hợp những con LED nhỏ xíu với các bộ dò quang có cùng kích thước. Điều này cho phép khoảng cách đến một vật lân cận được xác định thông qua các phép đo cường độ của ánh sáng tán xạ ngược.

Rogers cho biết một công ti khởi nghiệp, MC10, hiện đang nhắm tới việc thương mại hóa một số công nghệ của đội nghiên cứu của ông.

“Từ phương diện khoa học và vật liệu, chúng tôi hiện đang làm việc để bổ sung thêm các ý tưởng có liên quan với các LED lam và LED tử ngoại, để mở rộng thêm chức năng”.

Nguồn: physiscsworld.com


Đèn xanh cho đài thiên văn neutrino của Ấn Độ

Các nhà khoa học người Ấn Độ đang khảo sát địa điểm mới cho Đài thiên văn Neutrino Ấn Độ.

Các nhà vật lí hạt cơ bản ở Ấn Độ vừa xóa đi một rào cản lớn trong các kế hoạch của họ nhằm xây dựng một cơ sở mới để nghiên cứu neutrino sau khi một địa điểm dành cho Đài thiên văn Neutrino Ấn Độ (INO) trị giá 167 triệu bảng Anh vừa được bộ trưởng Bộ Môi trường và Lâm nghiệp Ấn Độ phê chuẩn hồi đầu tháng. Nếu giấy phép cuối cùng được Ủy ban Năng lượng Nguyên tử của Ấn Độ thông qua, thì INO sẽ được xây dựng tại vùng đồi núi Bodi West ở quận Theni, miền nam Ấn Độ, với việc xây dựng bắt đầu vào năm 2012.

Đài thiên văn trên sẽ được xây dựng bởi Viện Nghiên cứu Cơ bản Tata (TIFR) ở Mumbai và 20 viện khoa học khác. Theo dự định ban đầu, INO sẽ đặt ở vùng đồi núi Nilgiri tại Singrara ở miền nam Ấn Độ. Singara là địa điểm lí tưởng cho INO do vùng núi non granite dày đặc sẽ giúp che chắn thí nghiệm khỏi các tia vũ trụ có thể làm dìm mất tín hiệu từ phía các neutrino. Nhưng hồi năm ngoái, INO đã chịu sự lùi bước khi địa điểm trên bị bác bỏ vì sự có mặt của đàn voi chọn vùng đất đó để di cư và vì nó gần với khu bảo tồn hổ Mudumalai.

Địa điểm mới ở Bodi West Hills sẽ chứa một máy dò neutrino trong một hang động sâu 1000 m bên dưới lòng đất. INO sẽ gồm một máy dò nặng 50.000 tấn – chế tạo từ các lớp sắt từ hóa và thủy tinh – sẽ được sử dụng để phát hiện ra các neutrino và phản neutrino sinh ra khi các tia vũ trụ tương tác với khí quyển của Trái đất. Máy dò trên sau này cũng có thể cải tiến để ghi lại các chùm neutrino phát ra từ một cỗ máy gia tốc ở xa để nghiên cứu xem các neutrino biến đổi, hay “dao động”, như thế nào từ dạng này sang dạng khác trong ba dạng thức khả dĩ của nó.

Tuy nhiên, chính phủ Ấn Độ tán thành địa điểm Bodi West Hills với điều kiện là không được tàn phá cây rừng hay làm thiệt hại đến độ che phủ rừng.



Chất cách điện tô pô có thể giúp xác định các hằng số cơ bản

Hằng số cấu trúc tinh tế có thể xác định bằng cách đo góc quay Kerr (ΘK) và góc quay Faraday (ΘF) trong một chất cách điện tô pô (lớp màu xanh lá cây). (Ảnh: Hội Vật lí Hoa Kì)

Một họ vật liệu mới khám phá ra gọi là “chất cách điện tô pô” có thể giúp các nhà vật lí thu được những phương pháp mới để xác định ba hằng số vật lí cơ bản – tốc độ ánh sáng (c); điện tích của proton (e); và hằng số Planck (h). Đó là khẳng định của một đội gồm các nhà vật lí ở Mĩ, họ vừa đề xuất một thí nghiệm mới để đi hằng số cấu trúc tinh tế (α), đó là một hàm của h, c và e, bằng cách cho ánh sáng tán xạ từ một chất liệu như thế. Các chất cách điện tô pô khác thường ở chỗ dòng điện chảy tốt trên bề mặt của chúng, nhưng không chảy qua lòng khối chất của chúng.

Phép đo mới do Shou-Cheng Zhang cùng các đồng nghiệp tại trường đại học Stanford và các nhà nghiên cứu tại trường đại học California ở Santa Barbara và đại học Maryland đề xuất. Mặc dù có nhiều phương pháp khác xác định α, nhưng kĩ thuật của họ là phương pháp duy nhất liên quan đến việc đo lường một hiện tượng được lượng tử hóa theo đơn vị của α. Trên nguyên tắc, điều này có nghĩa là nó có thể mang lại một định nghĩa đo lường rất chính xác của α.

Một phương pháp mới xác định h, c và e khi đó có thể thu được bằng cách kết hợp giá trị của α với số đo lượng tử từ thông và lượng tử độ dẫn điện trong các chất, cả hai đều phụ thuộc vào h và e.

Chất cách điện dẫn điện

Các tính chất kì lạ của chất cách điện tô pô phát sinh từ thực tế là hình dạng – hay dạng tô pô học – của các dải năng lượng electron khiến cho các electron mặt không thể bị tán xạ ngược. Zhang tin rằng, dưới những điều kiện nhất định, hình dạng tô pô này đưa đến một sự “lượng tử hóa chính xác” xem một chất liệu phản ứng như thế nào với một trường ngoài. Các nhà vật lí đã quen thuộc với các phản ứng tô pô học tương tự, chúng xảy ra khi một chất siêu dẫn đặt trong từ trường – mang lại sự lượng tử hóa từ thông. Nó còn xuất hiện trong hiệu ứng Hall lượng tử, khi một chất dẫn điện 2D nằm trong một từ trường mang lại các lượng tử của độ dẫn điện.

Các nhà vật lí cho rằng “hiệu ứng điện-từ tô pô” – nhờ đó một điện trường có thể cảm ứng một sự phân cực từ và một từ trường có thể cảm ứng một sự phân cực điện – có thể xảy ra trong một số chất liệu tô pô học. Ngoài ra, cơ sở tô pô học của hiệu ứng cũng đồng nghĩa là phản ứng của chất liệu trước các trường điện từ đặt vào bị lượng tử hóa theo đơn vị của α.

Làm quay ánh sáng tới

Để đo hiệu ứng trên, Zhang và các đồng nghiệp đề xuất một thí nghiệm, theo đó ánh sáng được chiếu lên một màng mỏng chất cách điện tô pô và đo lấy các góc quay Kerr và Faraday. Góc quay Kerr là sự dịch chuyển hướng phân cực của ánh sáng phản xạ so với sự phân cực của ánh sáng tới. Góc quay Faraday là sự dịch chuyển hướng phân cực của ánh sáng truyền qua.

Cả hai hiệu ứng đều liên quan đến sự tương tác giữa ánh sáng và vật chất trong sự có mặt của từ trường. Các nhà vật lí đã suy luận ra một công thức đề xuất rằng trong một chất cách điện tô pô, một kết hợp nhất định của các góc quay Kerr và góc quay Faraday bị lượng tử hóa theo những bội số nguyên của hằng số cấu trúc tinh tế.

Bước tiếp theo là thử đi đo hiệu ứng này – và Zhang cho biết ba phòng thí nghiệm độc lập hiện đang thử đo hiệu ứng trong các chất liệu thực tế.

Công trình công bố trên tạp chí Phys. Rev. Lett. 105 166803.



Bạn có muốn lên sao Hỏa nhưng mãi mãi không về nữa?

NASA đang lên kế hoạch cho một sứ mệnh táo bạo: đưa một phi thuyền có người lái với hành trình một chiều để định cư vĩnh viễn trên những hành tinh khác.

Ý tưởng táo bạo ấy mang tên Hundred Years Starship (Phi thuyền Bách niên) và sẽ đưa các nhà du hành đi chinh phục các hành tinh như Hỏa tinh, biết rằng họ không bao giờ có thể quay về nữa.

Giám đốc Trung tâm NASA Ames, Pete Worden, tiết lộ rằng một trong các trung tâm nghiên cứu chính của NASA, Trung tâm Nghiên cứu Ames, đã nhận khoản tài trợ 1 triệu bảng Anh để khởi động dự án trên.

Đội nghiên cứu cũng nhận được thêm 100.000 USD từ phía NASA.

Ảnh minh họa căn cứ Hỏa tinh, nơi các nhà du hành sẽ phải học cách tự tồn tại.

Worden cho rằng trước mắt, người ta có thể khảo sát các công nghệ mới như sinh học tổng hợp và các biến đổi hệ gen người với một sứ mệnh như vậy.

Và ông cho biết ông tin rằng sứ mệnh này sẽ đến thăm các vệ tinh của Hỏa tinh trước, ở đó các nhà khoa học có thể tiến hành thám hiểm hành tinh đỏ với công nghệ rô bôt từ xa. Ông khẳng định con người có thể đặt chân lên các vệ tinh của Hỏa tinh vào năm 2030.

Viết trên tạp chí Vũ trụ học, các nhà khoa học Dirk Schulze-Makuch và Paul Davies cho biết viễn cảnh

gửi bốn nhà du hành tình nguyện trên sứ mệnh đầu tiên lên chinh phục vĩnh viễn đối với Hỏa tinh.

Các nhà du hành sẽ bị bỏ lại trên bề mặt hành tinh đỏ và không bao giờ trở về nhà nữa.

Họ viết: “Một hành trình một chiều có người lái lên Hỏa tinh sẽ không là một dự án có thời hạn cố định như trong chương trình Apollo, mà bước đầu tiên là xác lập sự có mặt vĩnh viễn của con người trên hành tinh đỏ”.

Các nhà du hành sẽ được tiếp tế thường xuyên từ phía Trái đất, nhưng người ta cũng kì vọng họ sẽ tự tồn tại được trên hành tinh đỏ càng sớm càng tốt.

Có nhiều lí do khiến cho sự chinh phục của con người trên sao Hỏa là một mục tiêu đáng thèm khát, cả về mặt khoa học và mặt chính trị. Chiến lược của những sứ mệnh một chiều mang mục tiêu này đến gần hơn với sự khả thi, xét về mặt công nghệ lẫn tài chính.

Ảnh minh họa Phi thuyền Bách niên, phi thuyền sẽ mang các nhà du hành đi chinh phục những hành tinh khác.


Xe tự hành thám hiểm sao Hỏa, Spirit của NASA, làm việc trên bề mặt hành tinh đỏ. Một ngày nào đó, loài người sẽ có thể làm việc cùng với các thiết bị thăm dò rô bôt như thế này.

Tuy nhiên, để đạt tới mục tiêu đó, không chỉ đòi hỏi sự hợp tác quốc tế, mà còn cần đến tinh thần thám hiểm và đương đầu với rủi ro, thách thức của những

thời kì chinh phục vàng son trong lịch sử khai khẩn Trái đất của loài người, từ Columbus cho đến Amundsen, nhưng ngày nay tinh thần đó đã bị thay thế bởi nền văn hóa coi trọng tính an ninh và chính sách đúng đắn.

Các nhà khoa học thừa nhận rằng một sứ mệnh khoa học như vậy có thể vấp phải sự phản đối của công chúng, vì người ta sẽ nghĩ rằng các nhà tiên phong chinh phục sao Hỏa là bị bỏ rơi hoặc bị tế thân cho khoa học.

Nhưng họ cho rằng những cư dân đầu tiên của Hỏa tinh sẽ có nhiều tinh thần quả cảm như những người da trắng đầu tiên chinh phục xứ Bắc Mĩ – đi đến một miền đất xa xôi, dẫu biết rằng họ sẽ chẳng bao giờ quay về nữa.

Khi chúng tôi dịch bài này, trên trang chủ của tạp chí Daily Mail, số người đồng ý liều lĩnh cho một chuyến đi quả cảm lên Hỏa tinh chỉ chiếm có 33%. Còn bạn, bạn có sẵn sàng cho một chuyến đi một đi không trở lại như vậy hay không?

Nguồn: Daily Mail


Ánh sáng siêu chảy là có thể Sự siêu chảy – pha vật chất cho phép một chất lỏng leo lên thành bình chứa của nó – đã được biết tới từ hồi thập niên 1930. Kể từ đó, sự siêu chảy đã trở thành một thí dụ hoàn hảo của các hiệu ứng lượng tử có thể trông thấy được như thế nào ở cấp độ vĩ mô dưới những điều kiện nhất định. Mặc dù trước đây các nhà vật lí đã từng xét đến khả năng của ánh sáng siêu chảy, nhưng các kết quả của họ không có sức thuyết phục. Trong một nghiên cứu mới, các nhà vật lí ở Pháp đã chứng minh trên lí thuyết rằng chuyển động siêu chảy của ánh sáng thật sự là có thể, và họ đã đề xuất một thí nghiệm để quan sát hiện tượng trên.

Những hình ảnh cho thấy sự khác biệt giữa chế độ siêu chảy (trái) của ánh sáng và chế độ xoáy (phải), xảy ra ở trên vận tốc ngưỡng. Ảnh: Leboeuf và Moulieras.

Trong nghiên cứu mới của họ công bố trên một số ra mới đây của tạp chí Physical Review Letters, Patricio Leboeuf và Simon Moulieras ở trường đại học Paris-Sub và CNRS giải thích rằng sự siêu chảy là khả năng của một chất lỏng chuyển động mà không bị cản trở, hay độ nhớt zero. Một chất lỏng hành xử giống như một chất siêu chảy chỉ dưới một vận tốc tới hạn nhất định; ở trên vận tốc tới hạn này, sự siêu chảy biến mất. Được chứng minh thông dụng nhất ở helium lỏng, sự siêu chảy xảy ra khi helim bị làm lạnh và một số nguyên tử helium đã đạt tới năng lượng khả dĩ thấp nhất của chúng. Tại đây, các hàm sóng lượng tử của những nguyên tử này bắt đầu chồng chất nên chúng tạo thành một ngưng tụ Bose-Einstein, trong đó tất cả các nguyên tử hành xử như một nguyên tử lớn vậy, và bản chất lượng tử của chúng hiển hiện ở cấp độ vĩ mô.

Trước đây, các nghiên cứu về chuyển động siêu chảy của ánh sáng không làm sáng tỏ bằng chứng rõ ràng nào của sự tồn tại của một vận tốc tới hạn siêu chảy. Mặc dù một số thí nghiệm gần đây đã quan sát thấy sự

siêu chảy có liên quan với ánh sáng, nhưng những thí nghiệm này không sử dụng các photon, mà sử dụng một hạt phức, gọi là polariton, đó là một hỗn hợp của một photon và một exciton.

Trong nghiên cứu này, Leboeuf và Moulieras đã chứng minh rằng một vận tốc tới hạn siêu chảy thật sự tồn tại trong một môi trường phi tuyến. Họ giải thích có thể quan sát ánh sáng siêu chảy như thế nào trong một ma trận điều sóng. Từ quan điểm động học, ánh sáng truyền qua một môi trường phi tuyến thì tương đương chính thức với một chất khí Bose gồm các hạt nặng đang tương tác. Ánh sáng có thể truyền thẳng theo các bộ điều sóng theo hướng dọc, hoặc nó có thể chui hầm giữa những bộ dẫn liền kề theo hướng ngang. Ưu điểm của cơ cấu này là nó cho phép các nhà khoa học thao tác kĩ thuật với những đặc điểm khác nhau của ma trận điều sóng và điều khiển được dòng ánh sáng.

Các nhà vật lí đặc biệt quan tâm đến cái xảy ra với một xung ánh sáng khi nó truyền qua một ma trận như thế ở những vận tốc khác nhau ttrong sự có mặt của một khiếm khuyết. Nếu ánh sáng bị tán xạ bởi chỗ khiếm khuyết, thì có nghĩa là quá trình tiêu hao năng lượng đã xảy ra. Nếu các xung ánh sáng đi qua chỗ khiếm khuyết mà không thay đổi hình dạng của nó (tức là không bị mất tính kết hợp), thì không có sự tiêu hao năng lượng và ánh sáng đó có chuyển động siêu chảy. Qua các tính toán của họ, các nhà vật lí trên đã chứng minh rằng, đối với những vận tốc thấp nhất định, chuyển động ngang của ánh sáng là siêu chảy với sự tiêu hao bằng zero. Khi vận tốc tăng lên, các quá trình tiêu hao xảy ra làm hỏng mất tính kết hợp của các dao động của ánh sáng, và sự siêu chảy bị phá vỡ.

Trong tương lai, các nhà vật lí trên dự tính nghiên cứu thêm nữa các chi tiết cụ thể của ánh sáng siêu chảy, thí dụ như nó có quan hệ như thế nào với một lí thuyết lượng tử cơ bản của ánh sáng và nó liên quan như thế nào với ngưng tụ Bose-Einstein. Họ dự báo rằng chuyển động siêu chảy là một tính chất chung của ánh sáng tồn tại trong nhiều kịch bản đa dạng, và nó không bị hạn chế với ma trận bộ điều sóng đã đề xuất ở đây. Ánh sáng siêu chảy có thể còn có các ứng dụng trong sự tối ưu hóa sự truyền ánh sáng.

“Một ứng dụng dễ thấy liên quan với sự truyền tín hiệu trong sự có mặt của sự nhiễu”, Leboeuf nói. “Một


sự nhiễu như vậy thường luôn có mặt, vì bất kì chất liệu nào cũng có các khiếm khuyết và lẫn tạp chất. Các tạp chất là nguyên nhân gây ra sự tán xạ của ánh sáng. Trong chế độ siêu chảy, chúng ta muốn một xung ánh sáng có thể truyền qua một môi trường nhiễu mà không bị ảnh hưởng hay bị tán xạ (sự truyền qua hoàn hảo)”.

Leboeuf và Moulieras dự tính thực hiện thí nghiệm đã đề xuất của họ và hiện đang thương thuyết cơ hội hợp tác với các nhóm thực nghiệm tại Phòng thí nghiệm Quang học và Cấu trúc Nano (LPN) ở Marcoussis, Pháp. Tuy nhiên, các nhà khoa học trên cho biết ánh sáng siêu chảy không có khả năng có bất kì hiệu ứng kì lạ nào tương tự như một chất siêu chảy leo lên thành bình chứa của nó.

“Hiệu ứng lượng tử ‘kì lạ’ cơ bản nhất mà ánh sáng thể hiện liên quan đến sự siêu chảy là, như trình bày trong bài báo của chúng tôi, sự chuyển động không ma sát”, Moulieras nói. “Một hiệu ứng khác, mặc dù gián tiếp hơn hoặc đẹp đẽ hơn, liên quan đến các xoáy lượng tử hóa, chúng đã được quan sát thấy ở các hệ vân laser truyền qua các môi trường phi tuyến. Còn về những khả năng khác, thí dụ như chuyển động chất lỏng leo lên thành bình chứa, đối với các nguyên tử, chúng có liên quan đến các lực tương tác giữa những nguyên tử này và một chất, và sự cân bằng giữa các lực mao dẫn, trọng lực, và lực nhớt. Chúng tôi không thấy một ứng dụng trước mắt nào của những khái niệm này đối với các photon, và vì thế, chẳng kì vọng vào chúng đối với ánh sáng”.



Xúc tiến xây dựng hệ SI mới Đang thực hiện những bước đầu tiên của cái sẽ là một tiến bộ lịch sử trọng yếu trong ngành khoa học đo lường, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kì (NIST) hiện đang tham gia một nỗ lực toàn cầu nhằm tiến tới hiệu chỉnh lại Hệ Đơn vị Quốc tế (SI), hệ mét hiện đại là cơ sở của các phép đo toàn cầu trong lĩnh vực thương mại, khoa học, và những mặt hoạt động khác của cuộc sống hàng ngày. Hệ SI mới, sẽ xây dựng trên bảy hằng số của tự nhiên, sẽ cho phép các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới biểu diễn kết quả của các phép đo ở những cấp độ mới của sự nhất quán và chính xác.

Thí nghiệm cân bằng watt tại NIST. Ảnh: Steiner/NIST

Thay đổi đáng kể nhất trong sự hiệu chỉnh có thể có trong tương lai của hệ SI sẽ là đơn vị kilogram, đơn vị duy nhất trong số bảy đơn vị cơ bản của hệ SI vẫn định nghĩa theo một “tạo tác” vật liệu: một khối trụ platinum-iridium 130 năm tuổi giữ tại Cục Cân nặng và Đo lường Quốc tế ở Pháp. Tạo vật kilogram có các trở ngại từ lâu, vì khối lượng của nó thay đổi chút ít theo thời gian. Theo Ambler Thompson, một nhà khoa học NIST hiện đang tham gia nỗ lực quốc tế trên, thì sự hiệu chỉnh đã đề xuất là “đưa SI thành một nền tảng vững chắc”. “Chúng ta nên giải phóng khỏi tạo vật cuối cùng ấy”.

Trong hệ SI hiện nay, không chỉ đơn vị của khối lượng mới phụ thuộc vào kilogram. Các định nghĩa của

ampere (cường độ dòng điện), mol (lượng chất), và candela (cường độ chiếu sáng), rốt cuộc cũng phụ thuộc vào tạo vật platinum-iridium. Thí dụ, một mol hiện nay được định nghĩa là số nguyên tử carbon-12 có khối lượng tổng cộng là 12 gram.

Đề xuất mới định nghĩa kilogram theo hằng số Planck, h, một hằng số quan trọng trong vật lí lượng tử, nó được biểu diễn theo đơn vị có chứa kilogram. Các nỗ lực tại NIST, như thí nghiệm cân bằng watt và xác định khối lượng của một mol nguyên tử silicon, mang lại các phương pháp mới để xác định một giá trị chính xác của h, từ đó góp phần cho một định nghĩa đáng tin cậy hơn của kilogram.

Hệ SI mới sẽ định rõ giá trị thống nhất chung của bảy hằng số, theo các kết quả của một phân tích mới công bố bởi CODATA (Ủy ban Dữ liệu Khoa học và Công nghệ) của mọi dữ liệu có liên quan. Các giá trị cố định của các hằng số khi đó sẽ xác định mọi đơn vị cơ bản. Thí dụ, ampere sẽ được định nghĩa chính thức theo điện tích của một proton, kelvin (nhiệt độ) được định nghĩa theo hằng số Boltzmann, và mol theo hằng số Avogadro.Tuy nhiên, trước khi hệ SI hiệu chỉnh hoàn thiện, cần có thêm các thí nghiệm để thu được các giá chính xác hơn cho một số hằng số, đặc biệt là các hằng số Planck, Avogadro và Boltzmann.

Ủy ban Tư vấn về Đơn vị, trong đó NIST là một thành viên và là một trong 10 ủy ban cố vấn của Ủy ban Cân nặng và Đo lường Quốc tế (CIPM), đã đưa ra một bản dự thảo cho hệ SI điều chỉnh để CIPM xem xét trong phiên họp của ủy ban này ở Paris, Pháp, vào đầu tháng tới. CIPM, cơ quan trong đó có Willie May, giám đốc Phòng thí nghiệm Đo lường Vật liệu của NIST, đã phê chuẩn bản dự thảo với chỉ vào thay đổi biên tập nho nhỏ vào hôm 15/10/2010. CIPM sẽ sớm đưa bản dự thảo ra xem xét tại Hội nghị Toàn thể về Cân nặng và Đo lường (CGPM), trong cuộc họp vào tháng 10/2011. Nếu bản dự thảo được thông qua và mọi yêu cầu kĩ thuật được đáp ứng, thì hệ SI mới có thể sẽ đi vào thực tế vào cuối thập niên này.

Ghi chú: Bảy đơn vị SI cơ bản từ đó suy luận ra mọi đơn vị khác là giây (thời gian), mét (chiều dài), kilogram (khối lượng), ampere (cường độ dòng điện), kelvin (nhiệt độ nhiệt động lực học), mol (lượng chất) và candela (cường độ chiếu sáng).

Giá trị được chấp nhận hiện nay của hằng số Planck là h = 6,626 068 96(33) x 10-34 kg m2/s. Hằng số Boltzmann liên hệ sự biến thiên nhiệt độ của một hệ (thí dụ một nhóm nguyên tử và phân tử) với sự biến thiên năng lượng nhiệt của nó.

Nguồn: NIST, PhysOrg.com


Du lịch vũ trụ có thể có tác động lớn đối với khí hậu

Du lịch vũ trụ có thể có những hệ quả nghiêm trọng đối với khí hậu của Trái đất. Các chương trình mô phỏng mới trên máy tính cho biết bụi bặm do các tên lửa phát ra có thể làm tăng nhiệt độ tại các địa cực, làm giảm đáng kể sự che phủ băng ở đó.

Trong vài năm sắp tới, các công ti du lịch vũ trụ hi vọng bắt đầu cho hành khách bay đều đặn trên những chuyến bay vũ trụ bán quỹ đạo. Nay Martin Ross thuộc Tập đoàn Hàng không ở Los Angeles, California, và các đồng sự vừa thực hiện những mô phỏng chi tiết đầu tiên của các tác động của các chuyến bay đó lên khí hậu của Trái đất.

Họ giả định tốc độ bay là 1000 chuyến bán quỹ đạo mỗi năm, đó là con số đã đưa vào trong kế hoạch kinh doanh du lịch vũ trụ bán quỹ đạo vào năm 2020, và ước tính sự phát thải từ một động cơ cao su đốt kiểu động cơ đã được lên kế hoạch cho phi thuyền SpaceShipTwo của hãng Virgin Galactic.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy tác động của bụi hóng, tức phần nhiên liệu cháy không hết, sẽ vượt quá sự phát thải carbon dioxide từ các vụ phóng. Bụi hóng hấp thụ ánh sáng mặt trời một cách đều đặn, làm ấm bầu khí quyển nơi chúng tập trung nhiều.

Phía trên thời tiết

1000 chuyến bay mỗi năm sẽ phóng thích chừng 600 tấn bụi hóng, hay carbon đen – ít hơn lượng phát thải từ máy bay và các nguồn bay khác ngày nay. Nhưng bụi hóng máy bay xuất hiện ở những cao độ đủ thấp cho mưa quét sạch chúng khỏi khí quyển chỉ trong vài ngày hoặc vài tuần. Các tên lửa giải phóng chất thải ở những cao độ gấp ba lần – trong tầng bình lưu, cách mực nước biển hơn 40 km. Ở nơi nằm cao hơn thời tiết đó, bụi hóng có thể phân tán trong thời gian lên tới 10 năm.

Để nghiên cứu các tác động của sự phát thải carbon đen, đội của Ross đã sử dụng một mô phỏng 3D của khí hậu Trái đất. Họ giả định rằng toàn bộ carbon đen được thải ra phía trên bầu trời Spaceport America, một trung tâm du lịch vũ trụ hiện đang xây dựng ở New Mexico, Mĩ.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy carbon đen làm cho nhiệt độ tăng lên ở các địa cực bắc và nam. Độ tăng

vào khoảng 0,2oC trong đa phần thời gian của năm đó, nhưng đạt cực đại ở khoảng 1oC vào mỗi mùa đông của bán cầu. Sự ấm lên đó làm băng biển tại mỗi địa cực tan chảy, đặc biệt ở Nam Cực, nơi diện tích bao phủ bởi băng co lại đến 18% vào mùa hè.

Liên quan với tầng ozone

Thành viên đội nghiên cứu Michael Mills thuộc Trung tâm Quốc gia Nghiên cứu Khí quyển ở Boulder, Colorado, Mĩ, cho biết đội của ông vẫn đang dốc sức tìm hiểu xem chính xác nguyên nhân vì sao sự phát thải carbon đen lại gây ra sự ấm lên ở các địa cực.

Nhưng bụi hóng sẽ làm ấm không khí trong tầng bình lưu, và điều này củng cố thêm các dòng đối lưu mang không khí từ xích đạo đến các địa cực.

Điều đó sẽ làm giảm lượng ozone phía trên vùng nhiệt đới và tăng lượng ozone phía trên các địa cực – một hiệu ứng đã được nhìn thấy trong mô phỏng. Sự tăng lượng ozone địa cực như thế là nguyên nhân làm cho vùng cực ấm lên, Mills nói, điều ngược lại đã được quan sát thấy trên Trái đất – địa cực lạnh đi cùng với sự giảm lượng ozone phía trên Nam Cực. Mối liên hệ đó có khả năng là do cách thức ozone tương tác với bức xạ, mặc dù các nhà nghiên cứu vẫn đang cố gắng tìm hiểu cơ chế chính xác.

“Đó không phải là một bức tranh đẹp cho Bắc Cực hay Nam Cực”, phát biểu của Charles Zender thuộc trường đại học California, Irvine, ông nói nghiên cứu mới trên “được thực hiện rất thận trọng”.

Dự đoán sơ bộ

Mills thừa nhận rằng vẫn có sự sai số trong các kết quả của nghiên cứu trên. Ông đặc biệt lưu ý rằng đội nghiên cứu còn thiếu dữ liệu về lượng carbon đen do các tên lửa du lịch vũ trụ phát thải trong mỗi chuyến bay. Đội khoa học đã giả định rằng động cơ cao su đốt của hãng Virgin Galactic phát ra 60 gram carbon đen trên mỗi kilogram nhiên liệu đã đốt cháy.

Tuy nhiên, đội khoa học không có quyền truy xuất các phép đo sự phát thải carbon đen từ các động cơ của hãng Virgin Galactic, hay của các công ti du lịch vũ trụ khác; trong khi các công ti dự tính đốt các loại nhiên liệu khác, thí dụ như dầu lửa.

Các động cơ tên lửa đốt dầu lửa không dùng trong du lịch vũ trụ phát ra 20 đến 40 gram carbon đen trên mỗi


kilogram. Cao su thì cháy kém sạch hơn, nhưng không rõ là bao nhiêu – 60 gram chỉ là dự đoán thôi.

Jeff Greason, CEO của hãng XCOR Aerospace, trụ sở ở Mojave, California, công ti hiện đang phát triển một tên lửa du lịch bán quỹ đạo tên gọi là Lynx, cho biết các động cơ của công ti ông phát ra ít lượng carbon

chưa cháy hơn nhiều so với các tên lửa trước đây, thí dụ như các tên lửa dùng để phóng các sứ mệnh mặt trăng Apollo. “Chúng tôi đốt nhiên liệu với hiệu suất rất cao trong buồng đốt”, ông nói.



Hướng tới hiểu rõ hơn về graphene lớp đôi “Graphene là một chất liệu rất tuyệt vời với một số khả năng thật hấp dẫn, trong đó có việc sử dụng trong các dụng cụ điện tử”, Pablo Jarillo-Herrero phát biểu. “Tuy nhiên, tất cả các hệ graphene đều khác nhau về mặt điện tử học. Graphene lớp đơn có các tính chất khác với graphene lớp đôi, và hai loại này có các tính chất khác với graphene có nhiều lớp hơn. Cái chúng tôi muốn làm là tìm hiểu các tính chất đặc biệt của graphene lớp đôi để có thể biết cách sử dụng nó cho các ứng dụng khác nhau”.

Jarillo-Herrero là một nhà khoa học tại MIT. Ông làm việc chung với Thiti Taychatanapat, tại Harvard, để nghiên cứu một số tính chất của graphene lớp đôi, và xác định sự chuyển vận điện tử hoạt động như thế nào dưới những điều kiện nhất định.

Một trong các nguyên do khiến các chất bán dẫn hoạt động tốt trong các dụng cụ kĩ thuật số là chúng có cái gọi là dải khe năng lượng. Dải khe này cho phép các chất bán dẫn tắt mở chế độ dẫn. Để cho graphene hoạt động như một chất thay thế có giá trị cho những chất bán dẫn này, thì một số loại khe sẽ cần phải được mở ra trong cấu trúc điện tử.

“Người ta đã chứng minh rằng có thể mở ra một dải khe trong graphene lớp đôi”, Jarillo-Herrero nói. “Tuy nhiên, khe chuyển vận điện tử hiệu dụng nhỏ hơn khoảng 100 lần so với dải khe lí thuyết hay dải khe quang học. Sự khác biệt này mang lại các trở ngại. Chúng tôi muốn tìm hiểu các tính chất của graphene lớp đôi gây ra hiện tượng này, và nghiên cứu xem nó có thể thay đổi như thế nào”.

Jarillo-Herrero và Taychatanapat đưa ra một cái nhìn có hệ thống vào cách thức dải khe hoạt động trong

graphene lớp đôi. Họ nhận thấy dải khe đó nhỏ hơn khi đo ở những thấp chưa tới bốn độ Kelvin. “Các nghiên cứu của chúng tôi cho thấy dải khe đó vẫn đủ lớn để chuyển mạch các transistor giữa trạng thái on và off, nhưng tỉ số on/off chỉ đủ cao – vào bậc một triệu - ở các nhiệt độ thấp, và chúng tôi tường thuật kết quả này lần đầu tiên ở graphene lớp đôi”, Jarillo-Herrero nói.

Tuy nhiên, vấn đề chính yếu là để cho graphene lớp đôi hoạt động như một chất thay thế bán dẫn có giá trị, thì nó phải có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng. Dẫu vậy, Jarillo-Herrero vẫn đang nuôi hi vọng. “Đây là một bước tiến đầu tiên rất quan trọng giúp chúng ta hiểu một cách khoa học cái đang xảy ra ở những nhiệt độ thấp, và hiểu cơ chế không cho phép sự chuyển vận điện tử hoạt động ở nhiệt độ cao”.

Jarillo-Herrero tin rằng một trong các vấn đề là graphene thường đặt trên silicon oxide, cái gây ra sự mất trật tự điện tử. “Trên silicon oxide, các electron không có dải khe trọn vẹn của chúng”, Jarillo-Herrero giải thích. “Cho nên, chúng tôi cố gắng mô tả sự mất trật tự đó và loại bỏ nó. Một cách làm như vậy là đưa graphene lên những chất nền khác. Khi thực hiện được điều này, sẽ có vô số tiến bộ mới. Boron nitride đặc biệt có triển vọng, nhưng một số nhóm nghiên cứu cũng đang thử graphene lớp đôi trên những chất nền khác”.

Cuối cùng, Jarillo-Herrero hi vọng thông tin có được từ sự chứng minh này sẽ giúp đưa đến việc sử dụng graphene lớp đôi trong điện tử học kĩ thuật số. “Nghiên của chúng tôi mang lại một sự khởi đầu cho việc tìm hiểu các transistor graphene lớp đôi hoạt động như thế nào, và tìm hiểu độ linh động của các electron trong graphene. Hi vọng rằng khi chúng ta hiểu các tính chất của graphene rõ hơn, thì chúng ta có thể hướng đến công nghệ tích hợp tương lai với điện tử học và những ứng dụng khác”, ông nói.

“Loại nghiên cứu cơ bản này rất quan trọng”, Jarillo-Herrero bổ sung thêm. “Mọi thứ luôn phải bắt đầu ở cấp độ cơ bản trước khi chúng ta tiến xa thêm, và công trình của chúng tôi đưa đến việc sử dụng graphene trong điện tử học”.



Từ con số không trở thành anh hùng: Những ý tưởng không tưởng làm chuyển biến thế giới

Micheal Faraday (Ảnh: Hulton Deutsch Collection/Corbis)

Mặc dù thoạt nhìn trông chúng thật khéo léo và to tát, nhưng đa số các ý tưởng khoa học mới lạ hóa ra là sai lầm. Nhưng trong vài trường hợp lại xảy ra điều ngược lại. Khi lần đầu tiên được đề xuất, chúng hóa ra không những đúng mà còn làm chuyển biến thế giới. Trong một thời đại khi mà sự tài trợ cho nghiên cứu không dễ gì kiếm được, 10 ý tưởng này đóng vai trò một sự nhắc nhở kịp lúc về giá trị của khoa học thuần túy không chỉ theo nghĩa làm thỏa mãn trí tò mò của chúng ta, mà cuối cùng còn vì những ứng dụng thực tiễn vô tận của nó.

Công dụng của điện là gì? Michael Faraday đã chế tạo một động cơ điện vào năm 1821 và một máy phát điện sơ bộ sau đó một thập kỉ - nhưng phải nửa thế kỉ trôi qua thì điện năng mới bắt đầu cất cánh.

Trong số nhiều câu chuyện về nhưng khám phá không tưởng có thể làm chuyển biến thế giới, đây là trường hợp nổi tiếng nhất và vẫn được nói đến nhiều nhất. Sự thật là gì, hay đơn thuần chỉ là câu chuyện tinh thần thôi, vẫn là một câu hỏi bỏ ngỏ.


Sẽ không có các ổ đĩa cứng nếu không có điện từ học.

(Ảnh: Steve Gschmeissner/SPL)

Năm 1821, trong khi đang làm việc tại Viện Hoàng gia ở London, Michael Faraday đã theo đuổi công trình của người Đan Mạch Hans Christian Ørsted, người chú ý tới cái kim la bàn quay, suy luận ra rằng điện và từ là có liên quan với nhau. Faraday đã phát triển động cơ điện và sau đó, một thập kỉ sau, nhận thấy một nam châm đang chuyển động bên trong một cuộn dây dẫn cảm ứng ra một dòng điện. Năm 1845, ông đã thiết lập nên nền tảng của vật lí học hiện đại, lí thuyết trường điện từ.

Như người ta thường kể lại, chính thủ tướng hay một vị chính khách quan trọng nào đó đã được Faraday trình diễn thí nghiệm cảm ứng đó. Khi được hỏi “Nó hay ra sao?”, Faraday trả lời: “Một đứa trẻ sơ sinh thì hay thế nào chứ?”. Hoặc có lẽ ông đã nói: “Không lâu thôi ngài sẽ có thể đánh thuế nó”. Phiên bản cũ của câu chuyện này phát sinh từ một lá thư gửi đi vào năm 1783 bởi người tiền nhiệm vĩ đại của Faraday trong lĩnh vực điện học, nhà triết học và chính khách người Mĩ Benjamin Franklin. Về nguồn gốc của lá thư thì chẳng một ai rõ cả.

Cho dù thế nào đi nữa, thì bài học ở đây là có thể mất đến nửa thế kỉ cho một sự đầu tư trong lĩnh vực khoa học cơ bản đi đến đơm hoa kết trái. Sự sâu sắc của Faraday đã thể hiện trong những năm 1850 trong một nỗ lực thất bại nhằm xây dựng một ngọn hải đăng thắp sáng bằng điện, và một đường truyền điện báo cự li dài – cái đã dẫn tới đường cáp điện báo Đại Tây Dương. Nhưng mãi cho đến thập niên 1880 thì điện năng mới bắt đầu được sử dụng rộng rãi.

Frank James, giáo sư lịch sử khoa học tại Viện Hoàng gia, chỉ ra một bước ngoặc trong câu chuyện trên. Cho dù đúng hay không, nó đã bắt nguồn và đưa vào sử dụng vào những năm 1880, khi nhà sinh vật học lỗi lạc Thomas Huxley và nhà vật lí John Tyndall vận động chính phủ tài trợ cho khoa học. Và họ đã thành công.


Câu đố xác suất của Bayes Cái gì liên hệ vũ trụ học hiện đại với những trầm tư thế kỉ 18 trên bàn billiard? Câu trả lời nằm ở một định lí do nhà toán học nghiệp dư Thomas Bayes nghĩ ra.

Một tu sĩ người Anh trầm tư bên những quả bóng trên bàn billard là nguồn gốc không xác thực cho lắm của một trong những kĩ thuật mạnh nhất trong khoa học hiện đại. Tại gốc rễ của nó là một câu hỏi đơn giản. Nhưng câu trả lời, gần 250 năm sau mới xuất hiện lần đầu tiên, vẫn gây tranh cãi mãi cho đến tận bây giờ.

Cơ hội là bao nhiêu ? (Ảnh: SuperStock)

Năm 1764, Hội Hoàng gia ở London cho công bố một bài báo của Thomas Bayes, một viên chức thuộc giáo hội và là nhà toán học nghiệp dư, xử lí một bài toán lắc léo trong lí thuyết xác suất. Cho đến khi ấy, các nhà toán học đã tập trung vào bài toán quen thuộc là chỉ ra điều gì được kì vọng từ, nói thí dụ, một con xúc xắc gieo xuống, khi người ta biết cơ hội nhìn thấy một mặt nhất định là 1 trên 6. Bayes quan tâm đến mặt ngược lại của vấn đề: làm thế nào chuyển các quan sát của một sự kiện thành một ước tính của cơ hội đó xuất hiện một lần nữa.

Trong bài báo của ông, Bayes minh họa bài toán trên với một câu hỏi bí truyền về vị trí của các quả bóng billard lăn trên một cái bàn. Ông đi đến một công thức biến đổi các quan sát vị trí cuối cùng của chúng thành một ước tính của cơ hội các quả bóng tương lai đi theo chúng. Tất cả rất tầm thường – ngoại trừ vấn đề căn bản giống như vậy là nền tảng của khoa học: làm thế nào chúng ta biến các quan sát thành bằng chứng ủng hộ hay chống đối niềm tin của chúng ta? Nói cách khác, công trình của ông cho phép các quan sát được sử dụng để suy luận ra xác suất mà một giả thuyết có thể là đúng. Vì thế, Bayes đã lập nền tảng cho sự định lượng niềm tin.

Nhưng có một trục trặc; bản thân Bayes đã nhận ra nó, và nó vẫn gây tranh cãi. Để suy luận ra công thức của ông, Bayes đã đưa ra các giả định về hành vi của các quả bóng, ngay cả trước khi thực hiện các quan sát. Ông tin những cái gọi là “tiền định” này là hợp lí, nhưng có thể xem những cái khác là không thể. Ông đã sai. Trong phần lớn thời gian của 200 năm qua, việc áp dụng phương pháp Bayes cho khoa học đã gây ra nhiều tranh cãi vì vấn đề các giả thuyết tiền định này.

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học ngày một dễ chịu hơn với ý tưởng các tiền định. Kết quả là phương pháp Bayes đang trở thành trung tâm cho sự tiến bộ khoa học trong các lĩnh vực khác nhau từ vũ trụ học cho đến khoa học khí hậu. Thật không tệ cho một công thức mô tả hành vi của các quả bóng billard.


Đường một ray Một chiếc xe hơi chỉ có hai bánh xe trông thật quá kì quặc, nhưng bí ẩn của tác dụng cân bằng bất ngờ của nó là tâm điểm của các hệ thống chỉ dẫn ngày nay.

Louis Brennan là một kĩ sư người Australia gốc Ireland đã nghĩ ra một dạng phương tiện vận tải hết sức không có khả năng triển khai: một chiếc xe kiểu con quay hồi chuyển có hai bánh xe nằm phía trước hai bánh xe kia, giống như một chiếc xe đạp vậy. Nó thật sự là một ý tưởng không sống nổi, nhưng nó đã soi sáng một thử nghiệm cho một cuộc cách mạng vận tải.

Một tác dụng cân bằng mong manh.

(Ảnh: Bảo tàng Đường sắt Quốc gia Hoa Kì/SSPL)

Các con quay hồi chuyển khai thác nguyên lí là một vật đang quay có xu hướng bảo toàn mômen động lượng của nó: một khi bắt đầu quay tròn, thì bánh xe của con quay sẽ chống lại bất kì lực nào muốn làm thay đổi trục quay của nó. Brennan nhận ra rằng một con quay hồi chuyển có thể giữ đứng trên đường một ray và vào năm 1903 ông đã đăng kí bằng sáng chế cho ý tưởng đó. Ông đã chứng minh một nguyên mẫu đường một ray thu nhỏ tại một buổi dạ hội nghệ thuật của Hội Hoàng gia ở London vào năm 1907, và “đã đánh thức sự hứng khởi đến bất ngờ của thế giới”. Nhà văn danh tiếng H.G. Wells đã ám chỉ đến sự kiện trên trong quyển tiểu thuyết năm 1908 của ông, Không Chiến, và đã mô tả khán giả quan tâm như thế nào trước ý tưởng về một chiếc xe kiểu con quay hồi chuyển lao qua một vực thẳm trên một sợi dây cáp: “Hãy tưởng tượng nếu như con quay ngừng lại!”

Brennan tiếp tục đi chứng minh một phiên bản trọn vẹn vào năm 1909 nhưng, như Wells đề xuất, nỗi khiếp sợ trước vấn đề an toàn đã cản trở sự thương mại hóa của nó. Tại điểm này, Elmer Sperry bước vào câu chuyện trên. Đã từng nghiên cứu công nghệ con quay hồi chuyển của riêng mình, ông đã mua bằng sáng chế của Brennan và tiến tới thành lập Công ti Con quay hồi chuyển Sperry ở Brooklyn, New York, để theo đuổi những ứng dụng hải dương học, trong đó có la bàn con quay hồi chuyển và bộ thăng bằng tàu thuyền. Ngày nay, các dụng cụ do Sperry và những người khác phát triển có mặt ở mọi nơi. La bàn con quay hồi chuyển sử dụng nguyên lí con quay hồi chuyển để giữ kim la bàn chỉ về hướng bắc, và con quay hồi chuyển còn có mặt trong bộ phận quan trọng nhất của thiết bị thăng bằng, dẫn hướng, và thiết bị lái trên tàu chiến, tàu chở dầu, tên lửa và nhiều thiết bị khác.

Một số nhìn thấy một sự song song giữa những nỗi lo ngại không có cơ sở đã khiến cho kiểu xe thăng bằng nhờ con quay của Brennan trông như không tưởng và sự phản đối hiện nay đối với một số công nghệ hiện đại. Đường một ray của Brennan hoạt động trên những nguyên lí xác thực nhưng người ta e ngại rằng sự trục trặc kĩ thuật có thể gây ra thảm họa. Sperry sử dụng những nguyên lí khoa học giống như vậy nhưng ông che giấu chúng trong công nghệ nên chúng không bị cảm nhận là rủi ro, theo lời của David Rooney thuộc Bảo tàng Khoa học ở London. “Nhiều người vẫn nghe nói tới các lo ngại kiểu ẩn dụ của Wells”, ông nói. “Điều gì sẽ xảy ra nếu như các nhà khoa học không đúng? Liệu có phải chúng ta đang lao đầu xuống vực không?”


Người học cách bay George Cayley đã biết cách chế tạo máy bay trước khi anh em nhà Wright cất cánh đến một thế kỉ. Giá như ông có động cơ đốt trong hoạt động thì tốt biết mấy.

Trong các thế kỉ thứ 18 và 19, các nhà khoa học và công chúng đều tin rằng không những con người không thể nào bay với một chiếc cánh nhân tạo, mà đó còn là một ý tưởng điên rồ nếu như bạn đề cập tới. Tuy nhiên, điều này không làm nản chí nhà khoa học đáng kính người Anh George Cayley, mặc dù những người đương thời của ông – trong đó có con trai của ông – phải nhiều phen bối rối trước những nỗ lực của ông.

Trí tưởng bay bổng (Ảnh: Shelia Terry/SPL)

Năm 1799, Cayley chạm khắc một cái đĩa bạc với một mặt mang một thiết kế cho chiếc máy bay đầu tiên của thế giới và mặt kia minh họa mô tả sớm nhất được công bố của các lực khí động lực học tác dụng lên cánh cho phép máy bay bay được. Chuyên luận ba phần của ông mang tên Hàng không được công bố vào năm 1809 và 1810, và được chào đón với sự hoài nghi cao độ của những người đương thời.

Nhưng Cayley không thèm chấp cái bọn họ nghĩ trong đầu, theo tác giả Richard Dyde của quyển Người phát minh ra sự bay. Ông đã hoàn tất một loạt thí nghiệm hậu thuẫn cho các lí thuyết của ông và “bị thuyết phục rằng mọi người đã sai hết rồi”. Cayley đã xây dựng những chiếc máy bay mô hình ngày một phức tạp hơn, đỉnh điểm là một tàu lượn kích cỡ trọn vẹn do người con trai George của ông lái vào năm 1853.

Công trình tiên phong này sẽ truyền cảm hứng cho Orville và Wilbur Wright, những người thực hiện chuyến bay đầu tiên có người lái có điều khiển và nặng-hơn-không-khí vào 50 năm sau đó. Thành công của họ phụ thuộc nhiều vào sự phát minh gần đó về động cơ đốt trong – một dụng cụ mà Cayley, đã nhận ra tầm quan trọng mấu chốt của nó, đã mất nhiều năm thử phát triển nhưng không mang lại kết quả.


Người Mĩ đã bỏ lỡ cơ hội tầng ozone như thế nào Chương trình theo dõi ozone của Cục Nam Cực Anh quốc đã gây xôn xao dư luận khi cơ quan này để ý thấy một lỗ thủng hết sức lớn trên bầu trời.

Ernest Rutherford từng nhận xét rằng tất cả các khoa học hoặc là thuộc về vật lí học, hoặc chỉ là thú sưu tập tem mà thôi. Trong khi các nhà vật lí là những người tìm kiếm sự thật, những người làm sáng tỏ các quy luật bao quát của tự nhiên, thì những người còn lại chỉ là những nhà sưu tập, họ đơn giản chỉ là phân chia vạn vật thành hạng loại. Nhưng câu chuyện lỗ thủng tầng ozone cho thấy việc sưu tập và phân loại có thể có sự tác động hết sức lớn.

Lỗ thủng tầng ozone (Ảnh: NASA/SPL)

Vào đầu thập niên 1980, khi giới nghiên cứu Anh đối mặt trước sự cắt giảm ngân sách của chính phủ, các chương trình theo dõi dài hạn chịu sự đe dọa trực tiếp. Trong số chúng là các phép đo ozone khí quyển tại trạm nghiên cứu Halley của nước Anh ở Nam Cực.

Cục Nam Cực Anh quốc (BAS) đang tìm các giải pháp tiết kiệm, và việc theo dõi tầng ozone dường như chẳng là sự mất mát gì đáng kể. Sau đó, vào tháng 5 năm 1985, đã xuất hiện một quả tạc đạn: Joe Farman, Brian Gardiner và Jonathan Shanklin tường thuật sự mất mát lớn lượng ozone (Nature, vol 315, trang 207). Các nhà nghiên cứu BAS vẫn đang sử dụng một thiết bị 25 năm tuổi để ước tính bề dày của lớp ozone bằng cách đo bức xạ tử ngoại đâm xuyên qua khí quyển. Cho đến khi ấy chỉ mới có những bản báo cáo vặt vãnh có giá trị thấp, nhưng một xu hướng đã hiện rõ khi đội nghiên cứu vẽ đồ thị các trị trung bình của các phép đo tối thiểu. Sau đó, Farman đã nghiên cứu một số cơ chế hóa học của lỗ thủng đó.

Trong khi những người Anh đang sử dụng thiết bị cũ kĩ của họ, thì vệ tinh Nimbus 7 của NASA cũng mang lại những bằng chứng rõ ràng của sự suy yếu tầng ozone. Nhưng vì ngập mình trong dòng lũ dữ liệu và không có sự chuẩn tinh thần từ trước, nên những người Mĩ vốn lo ngại thiết bị hoạt động không chuẩn, thoạt đầu đã bỏ sót vấn đề.

Khám phá ngoài dự tính của Farman chứng tỏ cho mọi người thấy rõ làm thế nào hoạt động của con người có thể gây nguy hại cho bầu khí quyển – trong trường hợp này là với các hóa chất dùng trong tủ lạnh, máy điều hòa không khí và các dung môi. Các chính phủ đã đồng ý cùng hành động và ngày nay hàm lượng ozone theo dự báo sẽ hồi phục lại mức thập niên 1950 vào khoảng năm 2080 (Nature, vol 465, trang 34). Một kết cục không tệ cho một dự án kiểu chơi tem nhàm chán.

Người thêm chữ ‘i’ cho iPod Chúng đã gây phiền phức cho người khám phá ra chúng hồi thế kỉ thứ 16, nhưng những con số ảo đã mang lại cho chúng ta mọi thứ, từ cơ học lượng tử cho đến âm nhạc di động.

Khi sinh viên học tới phần số ảo, một phản ứng chung là: cái quái gì thế? Vâng, khá nhiều thứ đã xảy ra khi nó xuất hiện, mặc dù mất đến hàng thế kỉ người ta mới khám phá ra nhiều như vậy.


Bạn có thể hình dung ra căn bậc hai của một

con số âm hay không? (Ảnh: Gusto Images/SPL)

Một số ảo là căn bậc hai của một số âm. Những con số như vậy đã trở thành những công cụ thiết trong ngành chế tạo vi chip và trong các thuật toán nén kĩ thuật số: máy hát MP3 của bạn hoạt động trên nền số ảo. Thậm chí còn căn bản hơn nữa, số ảo là nền tảng của cơ học lượng tử, lí thuyết đã gây ra cuộc cách mạng điện tử học. Ít có công nghệ hiện đại nào có thể tồn tại mà không có số phức – những con số có cả phần thực và phần ảo.

Vào thế kỉ thứ 16, khi nhà toán học người Italy Gerolomo Cardano đi đến ý tưởng về những con số ảo, thậm chí các số âm còn bị người ta nghi ngờ là không biết có ích hay không. Mặc dù gặp nhiều khó khăn, nhưng Cardano vẫn không lùi bước. Có lúc, Cardano thậm chí viết rằng chúng là “vô dụng”, nhưng rõ ràng ông nhận thấy chúng vừa gây bực dọc vừa làm say đắm lòng người. “Cardano đã viết ra một biểu thức chính thức cho các số phức, ông có thể cộng và nhân chúng, nhưng ông không thể mang lại cho chúng bất kì ý nghĩa thực tế hay ý nghĩa hình học nào”, theo lời Artur Ekert ở trường Đại học Oxford.

Rafael Bombelli đã xây dựng lí thuyết trên nền tảng công trình của Cardano trong thập niên 1560, nhưng các số ảo không được xem xét nghiêm túc mãi cho đến khi các nhà toán học nhận ra mối liên hệ giữa chúng và các hằng số như π và e. Vào thế kỉ thứ 18, Leonhard Euler đã chứng minh rằng e i × π = - 1 (trong đó i là căn bậc hai của -1). Ngày nay, các số ảo là không thể thiếu được.

Số ảo cũng có vai trò của chúng trong thuyết lượng tử nhằm giải thích khía cạnh kì lạ nhất của lí thuyết đó: các đối tượng lượng tử như nguyên tử và electron có thể tồn tại ở hai hoặc nhiều nơi cùng một lúc. Các nhà vật lí và triết học vẫn còn tranh cãi xem điều này có ý nghĩa gì, nhưng rõ ràng cơ sở toán học đó chỉ hoạt động được khi nó bao hàm một số phức gọi là “biên độ xác suất”.

Không có các số ảo, bạn sẽ không có câu trả lời phản ánh thực tại của thế giới vật chất. Và cũng sẽ chẳng có trong tay chiếc máy iPod.


Số phận bi thảm của nhà tiên phong di truyền học Ngày nay, chúng ta biết rằng tập tính di truyền có thể biến đổi đáng kể mà không có sự biến đổi ADN – nhưng một nhà khoa học xấu số đã phải tự vẫn vào năm 1926 để đưa kết luận đó vào lịch sử khoa học.

Khi Paul Kammerer dùng súng tự sát trên một sườn đồi ở Áo vào năm 1926, có vẻ như số phận đã trù định ông chỉ được người ta nhớ tới là một kẻ lừa đảo trong khoa học, người đã bịa ra các kết quả của mình để chứng minh cho một lí thuyết gây tranh cãi. Thật ra, có lẽ ông đã có chút ý tưởng thoáng qua về biểu sinh học, những biến đổi có ảnh hưởng trong tập tính di truyền không liên quan gì đến các đột biến ADN.

Ý tưởng đúng nằm trong tay kẻ lừa gạt? (Ảnh: Paul Hobson/FLPA)

Kammerer đã không được biết tới với các thí nghiệm của ông về con cóc bà mụ, Alytes obstetricans (xem ảnh), một loài lưỡng cư bất thường bắt cặp và đẻ trứng trên đất khô. Bằng cách giữ các con cóc trong điều kiện khô, nóng bất thường, ông buộc chúng giao phối và để trứng trong nước. Chỉ một vài quả trứng nở con, nhưng con cái của những cuộc hôn nhân dưới nước này cũng gây giống trong nước. Kammerer kết luận đây là bằng chứng của sự di truyền Lamacrk – quan điểm (ngày nay được biết là không đúng) rằng các đặc điểm cần thiết trong quãng đời của một cá nhân có thể di truyền cho con cái của nó.

Tháng 8 năm 1926, Kammereer bị chỉ trích là gian lận trên các trang báo Nature (Vol 118, trang 518). Sáu tuần sau đó, ông đã tự sát. Câu chuyện buồn phần lớn bị quên lãng cho đến năm 1971, khi Arthur Koestler cho xuất bản một tập sách khẳng định rằng các thí nghiệm của nhà sinh học trên có thể đã bị can thiệp bởi chính quyền phát xít. Kammerer là một người theo chủ nghĩa xã hội, ông dự tính xây dựng một học viện ở Liên Xô, khiến ông trở thành mục tiêu của phong trào quốc xã đang phát triển ở Vienna khi ấy.

Rồi vào năm ngoái, nhà sinh học Alex Vargas thuộc trường Đại học Chile ở Santiago đã xem xét lại công trình của Kammerer. Theo Vargas, Kammerer không phải là kẻ gian lận, mà ông đã tình cờ phát hiện ra sự biểu sinh (Journal of Experimental Zoology B, vol 312, trang 667). “Kammerer có phương pháp tiếp cận đúng”, Vargas nói, ông hi vọng rằng các thí nghiệm con cóc một ngày nào đó sẽ được lặp lại.

Ngày nay, chúng ta biết rằng các kiểu di truyền thuộc loại mà Kammerer khẳng định đã quan sát thấy có thể là do sự biểu sinh. Quá trình này là trọng tâm nghiên cứu của sinh học phân tử, và vô số loại thuốc hoạt động trên nó đã được phát triển. Nó đã được khám phá bất kể đến Kammerer – nhưng có lẽ chúng ta sẽ không phải chờ đợi những loại thuốc đó lâu như vậy nếu như ông đã được lịch sử nhìn nhận nghiêm túc.


Những sinh vật bé nhỏ Khi một nhà buôn vải người Hà Lan thế kỉ thứ 17 nói với các trí tuệ lỗi lạc nhất xứ London rằng ông ta nhìn thấy các “sinh vật nhỏ bé” qua chiếc kính hiển vi tự tạo của mình, họ đã bán tín bán nghi.

Vào đầu mùa thu năm 1674, Henry Oldenburg, thư kí của Hội Hoàng gia ở London, nhận được một lá thư đặc biệt. Người gửi là Antoni van Leeuwenhoek, một nhà buôn vải xứ Delft ở Hà Lan, trong thư nêu một kết luận nghe có vẻ không thể xảy ra được.

Antoni van Leeuwenhoek (Ảnh: Jan Verkolje)

Sử dụng một chiếc kính hiển vi do ông tự chế tạo, van Leeuwenhoek đã nhìn thấy những sinh vật nhỏ xíu, không thể nhìn thấy bằng mắt trần, sinh sống trong nước ao hồ. Một số trong những “động vật nhỏ bé” này thật sự quá nhỏ, như sau này ông ước tính, nếu lấy 30 triệu con như vậy sắp thành hàng thì vẫn nhỏ hơn một hạt cát.

Các giới chức ở Hội Hoàng gia bán tín bán nghi. Ngay cả với những thiết bị mạnh nhất của mình, thì nhà hiển vi học danh tiếng người Anh Robert Hooke cũng chưa bao giờ quan sát thấy bất cứ thứ gì trông giống như những sinh vật bé nhỏ cả.

Thật ra thì người Hà Lan trên đã phát triển các thấu kính ưu việt hơn nhiều so với các thấu kính của Hooke, và ông đã phát hiện ra các vi khuẩn và động vật nguyên sinh. Với việc chế tạo ra các thấu kính ngày một nhỏ hơn và cong hơn – sử dụng một kĩ thuật mà ông vẫn giữ kín – van Leeuwenhoek đã có thể phóng đại các vật lên tới 500 lần. Đồng thời với việc khám phá ra giới vi sinh vật, ông còn là người đầu tiên nhìn thấy các tế bào hồng cầu của máu.

Năm 1677, van Leeuwenhoek gửi tiếp những quan sát động vật nhỏ bé khác nữa cho Hội Hoàng gia. Cuối cùng rồi Hooke đã cải tiến các kính hiển vi do ông chế tạo và ông đã có thể nhìn thấy những sinh vật bé nhỏ ấy. Ba năm sau, van Leeuwenhoek được kết nạp làm hội viên Hoàng gia.

Nhưng mãi cho đến năm 1890, hơn 160 năm sau khi van Leeuwenhoek qua đời, thì vi khuẩn mới được người ta biết đến là có liên quan đến bệnh tật. “Đọc các lá thư của van Leeuwenhoek, bạn sẽ hình dung ra sự ấn tượng của những người bị hoa mắt trước những cái ông đang tìm ra”, theo lời Lesley Robertson, người phụ trách các phòng trưng bày tại khoa vi sinh vật học trường Đại học Delft. “Ông nghĩ rằng ông đã tìm ra một thế giới hoàn toàn mới – nhưng chắc chắn ông chưa bao giờ nhận ra mối liên quan [của chúng] với bệnh tật”.


Protein sát thủ Trước khi giành giải thưởng Nobel, Stanley Prusiner bị người ta nhạo báng vì đã đề xuất ra cái ông gọi là prion gây ra chứng bệnh não bọt biển.

Khi bằng chứng cho thấy bệnh Creutzfeldt-Jakob rối loạn não kiểu “bọt biển” (CJD), bệnh kuru và scrapie không thể truyền bởi virus hay vi khuẩn, thì nhà thần kinh học Stanley Prusiner đã nêu ra một loại tác nhân lây nhiễm mới lạ: một protein xấu. Đó là một ý tưởng kì quặc đến mức Prusiner bị người ta nhạo báng.

Ảnh: Eye of Science/SPL

Prusiner lần đầu nghiên cứu những chứng bệnh này vào năm 1972, sau khi một trong các bệnh nhân của ông tại trường Đại học California, San Francisco, qua đời vì CJD. Một thập niên sau, trên tạp chí Science (số 216, trang 136), ông đề xuất rằng những chứng bệnh này gây ra bởi một “hạt lây nhiễm chứa protein”, hay prion.

Ý tưởng đó dựa trên kết quả của các nhà nghiên cứu người Anh. Năm 1967, Tikvah Alper thuộc Đơn vị Xạ trị của Trung tâm Nghiên cứu Y khoa đã chứng minh rằng bất kể cái gì gây ra CJD đều vô hại trước liều lượng bức xạ tử ngoại phá hỏng bất kì chất liệu di truyền nào khác (Nature, số 214, trang 764). Không lâu sau đó, nhà toán học John Stanley Griffith thuộc trường Bedford College ở London đã nghĩ ra một giả thuyết duy-protein cho sự lây bệnh scrapie. Bài báo Nature năm 1967 của ông (số 215, trang 1043) phát biểu rằng không có lí do gì để lo sợ rằng ý tưởng đó “sẽ làm cho toàn bộ cấu trúc lí thuyết của sinh học phân tử đi đến sụp đổ”.

Công trình này ít gây chú ý khi nó được công bố. Tuy nhiên, vào lúc Prusiner nhập cuộc, sự thờ ơ lãnh đạm đã chuyển sang mức chỉ trích. Tháng 12 năm 1986, một trang hồ sơ mỉa mai của Prusine xuất hiện trên tạp chí Discover, mang tiêu đề “Tên gọi của trò chơi là tiếng tăm: nhưng nó có phải là khoa học không?” Nhưng chỉ 11 năm sau đó, ông đã được trao giải thưởng Nobel. Vẫn có những câu hỏi chưa có lời đáp về mô hình prion, nhưng chẳng ai nghi ngờ rằng công trình nghiên cứu của Prusider sẽ mang lại kiến thức sâu sắc hơn về nguyên nhân gây ra chứng thần kinh phân liệt.


Tương lai kĩ thuật số có từ quá khứ lâu rồi Âm thanh kĩ thuật số được phát minh ra vào năm 1937 – hàng thập kỉ trước khi công nghệ sử dụng nó được phát triển.

Tương lai kĩ thuật số có từ quá khứ lâu rồi (Ảnh: Steve Horrell/SPL)

Mặc dù vào lúc ấy, ông đã không nhận ra nó, nhưng năm 1937, kĩ sư người Anh Alec Reeves đã thiết lập nền tảng cho các mạng viễn thông kĩ thuật số hiện đại. Van điều khiển (ống chân không) khi ấy đang ở trong thời kì hoàng kim của nó, các máy vi tính kĩ thuật số vẫn còn là tương lai nhiều năm phía trước, và transistor thì một thập niên nữa mới ra đời.

Năm 1927, những cuộc gọi điện thoại thương mại xuyên đại dương đã có thể thực hiện bằng các máy điện thoại vô tuyến. Vào đầu những năm 1930, Reeves đã giúp phát triển các radio cao tần có thể mang tải vài cuộc gọi cùng lúc, nhưng những cuộc gọi này chồng chất với nhau, tạo ra một tín hiệu nhiễu khó hiểu.

Khi ấy, Reeves nhận ra rằng việc biến đổi những biểu diễn dạng tương tự này của giọng nói thành một chuỗi xung kiểu như điện báo có thể tránh được sự chồng chất rắc rối đó. Ông đã thiết kế các mạch điện để đo cường độ của giọng nói của từng người 8000 lần trong một giây và gán cho cường độ tín hiệu đó là một trong 32 mức. Mỗi mức khi đó được biểu diễn bằng một chuỗi năm chữ số nhị phân. Miễn là máy thu có thể phân biệt chuỗi nhị phân 1 với chuỗi nhị phân 0, thì nó có thể biến đổi chuỗi xung trở lại thành giọng nói.

Đó là trên lí thuyết. “Khi ấy, chẳng có công cụ nào có sẵn có thể biến nó thành sản phẩm kinh tế”, ông đã viết như vậy hơn 25 năm sau này. Công ti chủ quản của ông, ITT, đã đăng kí bằng sáng chế điều biến mã xung, nhưng chưa bao giờ kiếm được một xu nào trước khi bằng phát minh đó hết hiệu lực vào thập niên 1950.

Reeves là người có tầm nhìn xa trông rộng, ông thường nói: “Những điều tôi nói sắp xảy ra thì thường là đúng, nhưng tôi chưa bao giờ nói đúng chính xác là khi nào cả”. Có lẽ ông nghĩ ông thật sự nhìn thấy tương lai. Ông đã nghiên cứu tâm linh học và tin rằng ông đang cảm nhận các tín hiệu ở dạng mã Morse gửi đến từ những thế giới khác.

Các nhà điều hành ITT cuối cùng đã bố trí ông vào chức danh nghiên cứu mạo hiểm tại Phòng thí nghiệm Chuẩn Viễn thông ở Harlow, Essex. Trong vai trò đó, ông đã lập một nhóm để nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng laser, và nhiệt tình ủng hộ cho công trình nghiên cứu do Charles Kao lãnh đạo, cái đã mang đến mạng lưới cáp quang mang tải các tín hiệu ánh sáng điều biến mã xung đi khắp thế giới ngày nay.


Trần Nghiêm dịch – thuvienvatly.com


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

[email protected] Tháng 11 năm 2010

Nội dung: Trần Nghiêm – [email protected] Biên tập: Trần Triệu Phú – [email protected] Thiết kế: Bích Triều, Vũ Vũ Cùng một số Cộng tác viên khác

Trong bản tin có sử dụng hình ảnh và các bài dịch từ các tạp chí nổi tiếng Physics World, Nature Physics, New Scientist, cùng một số tạp chí khác.

73

Documents

Bản Tin Vật Lý tháng 11 - 2010 - Vinh danh giải Nobel