You are on page 1of 61

WWW.THUVIENVATLY.

COM

Bản Tin Vật Lý

 Thư Viện Vật Lý


www.thuvienvatly.com
banquantri@thuvienvatly.com
Tháng 12 năm 2010

Nội dung: Trần Nghiêm – trannghiem@thuvienvatly.com


Thới Ngọc Tuấn Quốc - tuanquoc511@yahoo.com
Biên tập: Trần Triệu Phú – trieuphu@thuvienvatly.com
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

‘Bằng chứng tốt nhất’ cho vật chất tối từ trung tâm Dải Ngân hà ................................... 1
Các nam châm phân tử sắp thẳng hàng mang lại những bộ nhớ từ tốt hơn ..................... 2
Các hành tinh cỡ Trái đất có lẽ phổ biến hơn chúng ta nghĩ ........................................... 4
Diode ‘kim loại-chất cách điện-kim loại” hiệu suất cao ................................................... 5
Vì sao cần cải tiến hệ SI? ............................................................................................ 6
Phát hiện sao neutron nặng nhất từ trước đến nay ....................................................... 7
Ảnh: Đối mặt ............................................................................................................. 9
Các thiên hà xoắn ốc khổng lồ có kiềm hãm sự hình thành những đám sao trẻ? ............ 10
10 năm Trạm Vũ trụ Quốc tế ..................................................................................... 11
Fluorographene: Chất cách điện mỏng nhất thế giới .................................................... 13
Positronium tán xạ giống như một hạt tích điện .......................................................... 14
Phi thuyền Cassini tự động chuyển sang chế độ standby ............................................. 15
Lắng nghe âm thanh đất trượt .................................................................................. 16
LHC cho dừng proton và chuyển sang pha hoạt động mới ........................................... 17
Tạo ra plasma lỗ đen trong phòng thí nghiệm ............................................................ 18
Cứng hơn kim cương 17% ........................................................................................ 20
Trung Quốc công bố các ảnh chụp mặt trăng ............................................................. 21
Phát hiện hai loại đá mặt trăng mới ........................................................................... 22
Kính thiên văn vũ trụ James Webb phải chờ đến 2015 ................................................. 22
LHC đã trông thấy những sự kiện ZZ đầu tiên ............................................................. 23
Sức bền của graphene nằm ở chỗ khiếm khuyết của nó .............................................. 24
Tìm kiếm sự sống trên sao Hỏa ................................................................................. 25
Phản hydrogen bị bẫy tại CERN ................................................................................. 27
Biến thông tin thành năng lượng ............................................................................... 29
Graphene cho hiệu ứng Faraday rõ nét ...................................................................... 30
Vũ trụ sơ khai "khát" điện tích ................................................................................... 32
Các nhà vật lí ATLAS phát hành... album .................................................................... 33
Thế giới lượng tử kì lạ, nhưng chẳng thể kì lạ hơn ...................................................... 33
Các nhà vật lí Đức điều chế thành công “siêu photon” ................................................. 35
Quan sát trực tiếp bầu khí quyển của siêu Trái đất ..................................................... 37
Các nhà thiên văn học sử dụng Mặt trăng trong nỗ lực bắt các hạt năng lượng cao ....... 39
Bí mật về sự phơi sáng của kim cương 40 .................................................................. 40
Loại cao su chịu nhiệt tốt .......................................................................................... 41
Các hạt mới cho thấy liên hệ giữa vật chất tối và các phản hạt hay lẫn tránh ................ 42
Giai điệu của sóng hấp dẫn ....................................................................................... 44
Các thí nghiệm ở LHC mang lại cái nhìn mới mẻ về vũ trụ sơ khai ................................ 45
Tàu thăm dò Cassani phát hiện bầu khí quyển chứa ô-xi và cac-bon đi-ôxit ở vệ tinh Rhea
của Thổ tinh ........................................................................................................... 47
Tốc độ hình thành của các ngôi sao ........................................................................... 48
Thiên hà tiên nữ được tạo thành từ sự va chạm các thiên hà ....................................... 49
Siêu tụ graphene phá vỡ kỉ lục lưu trữ ....................................................................... 50
Các thiên hà đôi cho biết phân bố của vật chất tối và dạng hình học của vũ trụ ............ 51
Không tìm thấy các lỗ đen nhẹ .................................................................................. 52
Tạo ra miền cấm trên graphene ................................................................................ 53
Bóc trần "đường rò" vướng víu lượng tử ..................................................................... 54
Lần đầu tiên tìm thấy hành tinh từ một thiên hà khác ................................................. 55
Sự thừa thải tia gamma
‘Bằng chứng tốt nhất’ cho vật chất
Hồi năm ngoái, Hooper và Goodenough đã so sánh
tối từ trung tâm Dải Ngân hà quang phổ Fermi của các tia gamma với một mô hình
máy tính đơn giản của vật chất tối, và đề xuất rằng sự
dư thừa sự tia gamma phát ra từ tâm thiên hà có thể là
bằng chứng của sự phân hủy vật chất tối. Vào lúc ấy,
các nhà nghiên cứu khác không bị thuyết phục vì có
những nguồn gốc khả dĩ khác cho tín hiệu trên, thí dụ
như các photon năng lượng cao va chạm với chất khí
giữa các sao. Tuy nhiên, trong phân tích mới nhất của
họ, Hooper và Goodenough đã cố gắng xoa dịu những
mối quan ngại này, họ sử dụng một phương pháp luận
phức tạp hơn nhiều để khảo sát các thành phần đặc
biệt cấu thành nên phông nền của các tia gamma.

Vệ tinh Fermi trên quỹ đạo xung quanh Trái đất. (Ảnh: NASA
E/PO, Đại học Sonoma State, Aurore Simonnet)

Sự phát xung bức xạ năng lượng cao từ bụng đĩa của


Dải Ngân hà là tín hiệu rõ ràng nhất từ trước đến nay
của vật chất tối. Đó là theo hai nhà thiên văn vật lí ở
Mĩ, họ đi đến kết luận này sau khi khảo sát tỉ mỉ dữ
liệu công do Đài thiên văn Fermi đang quay trên quỹ
đạo của NASA thực hiện. “Tôi nghĩ nhất định đó là
bằng chứng tốt nhất mà chúng ta thấy từ trước đến
nay”, phát biểu của Dan Hooper, một trong hai nhà
nghiên cứu, hiện đang làm việc trường Đại học
Chicago.

Đó là một khẳng định to tát vì trong hơn 70 năm qua,


các nhà thiên văn vật lí đã tranh cãi về sự tồn tại của
vật chất tối, cái được cho là chiếm tới 80% khối lượng
của vũ trụ, nhưng họ đã thất bại, chẳng thu được bất kì
bằng chứng rõ ràng nào, dù là trực tiếp hay gián tiếp,
cho sự tồn tại của nó. Nhưng với một vài gợi ý cho vật Những ảnh phổ này thể hiện các tia gamma quan sát bởi kính
chất tối công bố trong những năm gần đây – tất cả đều thiên văn Fermi so với mô hình phông nền của Goodenough và
nhận được sự xem xét thận trọng của cộng đồng thiên Hooper. Trong biểu đồ phía trên, ở gần 2o tính từ tâm thiên hà,
văn vật lí – đôi tác giả người Mĩ sẽ phải có quãng thời phổ quan sát thấy (các vạch màu hồng) hầu như khớp chính xác
với mô hình phông nền (đường liền nét). Tuy nhiên, ở biểu đồ
gian khó khăn để thuyết phục những người khác rằng dưới, thể hiện các tia gamma chỉ trong một phần tư của một độ,
tín hiệu của họ đúng là cái mà họ nghĩ. phổ quan sát thấy lệch chút ít khỏi mô hình phông nền – cường
độ thì lớn hơn trông đợi và cực đại thì dịch sang phải. Hooper và
Hooper và người đồng nghiệp của ông, Lisa Goodenough cho biết những đặc điểm này gợi ý một hạt
“WMIP” vật chất tối có khối lượng từ 7,3 đến 9,2 GeV.
Goodenough ở trường Đại học New York, đã phân
tích quang phổ của các tia gamma phát ra từ tâm của
thiên hà của chúng ta, thu thập bởi Kính thiên văn Đôi tác giả người Mĩ chia phông nền tia gamma làm
Diện tích Lớn gắn trên đài thiên văn vệ tinh Fermi. ba phần: một sự phát xạ hẹp từ đĩa thiên hà; một sự
Mặc dù vật chất tối không đi cùng với ánh sáng, phát xạ từ các nguồn điểm đã biết; và một sự phát xạ
nhưng nó sẽ hủy với chính nó để tạo ra các tia gamma, cầu hay phát xạ “bụng phình” xung quanh tâm thiên
và lượng phân hủy sẽ tăng nhanh về phía trung tâm hà. Tuy nhiên, theo mô hình của họ, cho dù người ta
thiên hà vì mật độ vật chất tối tăng lên. chọn các thông số nào cho vật chất tối, thì luôn luôn
có một ngưỡng bên trong sự phát xạ bụng phình tại đó
sự phân hủy vật chất tối bắt đầu tỏa sáng mạnh hơn

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 1


các nguồn tia gamma khác. Đây là vì – không giống Tuy nhiên, Murphy nói với thái độ hoài nghi về sức
như các nguồn khác – sự phát xạ từ sự phân hủy vật mạnh của khẳng định trên, vì ông không bị thuyết
chất tối tuân theo một định luật bình phương, nghĩa là phục rằng Hooper và Goodenough đã hiểu rõ đặc tính
việc tăng gấp đôi mật độ làm tăng sự phân hủy lên gấp của thiết bị Fermi một cách đủ tốt. Mặc dù đội Fermi
bốn lần. đã công bố hai bản thảo riêng của họ tiết lộ một sự
thừa thải các tia gamma ở gần tâm thiên hà, nhưng cho
Hooper và Goodenough đã khảo sát phổ Fermi ở nhiều đến nay họ đã ngừng giải thích đây là vật chất tối.
vùng bên trong bụng phình tia gamma, và nhận thấy
dữ liệu luôn khớp với dự đoán sự phát xạ bình thường Vẫn có thể là vì hiểu sai
mà mô hình nêu ra – ngoại trừ ở ngay tại tâm thiên hà.
Ở đây, trong một vùng hẹp chưa tới một phần tư của Ronaldo Bellazzini, nhà nghiên cứu chính thuộc đội
một độ, sự phát xạ mạnh hơn nhiều so với mô hình Italy của chương trình Fermi, cảnh báo rằng phân tích
tiên đoán, và có phổ thòng xuống nhiều hơn. Những của Hooper và Goodenough có thể vẫn bị hiểu sai.
đặc điểm đó, hai tác giả người Mĩ khẳng định, hướng “Thật không may, vùng này, và bất cứ cái gì [Fermi]
tới một hạt vật chất tối – một hạt nặng tương tác yếu, quan sát thấy trên đường nhìn của nó, có quá nhiều
hay WMIP – có ngưỡng khối lượng 7,3–9,2 GeV. nguồn phát thiên văn vật lí có thể bắt chước các tín
hiệu tương tự với sự phân hủy vật chất tối, kiểu như
Một khối lượng quen thuộc các pulsar và các tàn dư sao siêu mới”, ông nói.

Khối lượng nhẹ này một phần là cái làm cho phép Trong khi đó, Michael Kuhlen, một nhà lí thuyết vật
phân tích trên đáng tin cậy. Trong nhiều năm, các nhà chất tối tại trường Đại học California ở Berkeley, thì
vật lí nghiên cứu về thí nghiệm DAMA ở Italy khẳng tin rằng có “khả năng hợp lí” lí giải vì sao chương
định đã tìm thấy các WIMP đang va chạm với hạt trình Fermi đã rút lại các kết luận về sự dư thừa tia
nhân sodium-iodide, còn những người đang nghiên gamma. “Nhất định họ có nghĩ về nó, nhưng có lẽ chỉ
cứu tại chương trình CoGeNT ở Mĩ thì công bố không là vì họ không thể tự thuyết phục bản thân mình rằng
dứt khoát những tín hiệu WMIP tương tự đến từ các họ đã hiểu đầy đủ hành trạng của thiết bị nghiên cứu,
máy dò germanium – và nhiều người tin rằng cách duy hay các phông nền, hay các loại nguồn thiên văn vật lí
nhất để dung hòa những tín hiệu này là giả định một khả dĩ có thể tạo ra tín hiệu trên”, ông nói.
hạt WMIP có khối lượng chừng 8 GeV.
Những Kulen bổ sung thêm: “Thật ra, họ chỉ mới thử
“Cho đến khi tôi nhìn thấy bài báo mới nhất này từ khuấy nước trong tách, và để cho những người khác
Hooper và Goodenough, tôi thuộc về nhóm nghĩ tới xem xét nghiêm túc khả năng là Fermi có thể đã phát
kịch bản WIMP nhẹ”, phát biểu của Alex Murpht, một hiện ra một tín hiệu phân hủy vật chất tối. Đây là một
nhà thiên văn vật lí hạt cơ bản đang nghiên cứu thí điều tốt đẹp thôi”.
nghiệm vật chất tối ZEPLIN-III ở Mĩ. “Nhưng nay tôi
đã thấy bài báo, và tôi bắt đầu suy nghĩ – hừm, có thể Bản thảo của bài báo trên có tại arXiv: 1010.2752.
lắm. Có lẽ hiện nay chúng ta nên khảo sát những
phương pháp khác để xác nhận hoặc bác bỏ đề xuất Nguồn: physicsworld.com
này”. Tác giả: Jon Cartwright
Ngày: 29/10/2010

lĩnh vực điện tử học spin đang phôi thai – lĩnh vực
Các nam châm phân tử sắp thẳng trong đó các dụng cụ điện tử khai thác spin của một
electron đồng thời với điện tích của nó. Những dụng
hàng mang lại những bộ nhớ từ cụ như vậy có sức thu hút lớn vì chúng có khả năng
tốt hơn nhỏ hơn và hiệu quả năng lượng hơn so với các mạch
điện tử truyền thống.
Các nhà nghiên cứu ở châu Âu vừa thành công trong
việc chế tạo ra các nam châm phân tử có khả năng Các nam châm đơn phân tử là những chất liệu thuận từ
nhận lấy một hướng ưu tiên trên một bề mặt bằng có khả năng chuyển sự từ hóa của chúng giữa hai
vàng. Kết quả trên là một tiến bộ quan trọng đối với trạng thái, từ “spin lên” sang “spin xuống” chẳng hạn.

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 2


Ở nhiệt độ thấp, trạng thái từ của các phân tử vẫn “Thực tế chúng tôi quan sát thấy sự chui hầm lượng tử
không đổi bất chấp sự có mặt của từ trường. Hiệu ứng các nam châm phân tử đính với một bề mặt vàng
bộ nhớ này có thể khai thác để chế tạo các dụng cụ lưu chứng tỏ rằng các tương tác phân tử-bề mặt không gây
trữ thông tin mật độ cao dùng cho các ứng dụng điện hại cho một khía cạnh tinh vi như vậy của từ tính”,
toán. Sessoli nói.

Các nhà nghiên cứu đã liên kết bốn ion sắt đồng phẳng
bằng cách thêm hai phân tử liên kết mới trích xuất từ
trialcohol có dạng hình học thích hợp để liên kết các
ion tại các đầu đối diện nhau của mặt phẳng sắt. Một
sự sắp xếp như vậy có nghĩa là phân tử sắt đó có tính
ổn định cao.

“Trialcohol một chuỗi béo kết thúc với một nhóm


chứa sulphur, đó là thành phần trọng yếu trong
phương pháp của chúng tôi”, Sessoli giải thích. “Thật
ra, chúng tôi khai thác sự tương tự cấu trúc dễ thấy
của các nguyên tử sulphur với vàng để neo bằng
phương pháp hóa học các nam châm phân tử lên trên
bề mặt vàng”.
Các nam châm đơn phân tử Fe4 đính trên vàng biểu hiện các hiệu
ứng chui hầm lượng tử trong sự đảo tính từ hóa của chúng. (Ảnh:
M Mannini) Hiệu ứng bộ nhớ tốt hơn

Hồi năm ngoái, Roberta Sessoli thuộc trường Đại học Khi đó, đội nghiên cứu nhận thấy cách thức các nam
Florence và các đồng nghiệp ở Modena và Paris đã châm phân tử tự định hướng chúng lên trên bề mặt
chứng minh được rằng các đám gồm bốn nguyên tử vàng có thể điều khiển bằng cách thay đổi chiều dài và
sắt (Fe4) hợp nhất vào trong cấu trúc của một phân tử tính dẻo của chuỗi alkyl. Chẳng hạn, khi chiều dài
phức có thể duy trì bộ nhớ từ của chúng khi đính chuỗi giảm từ 9 xuống còn 5 nguyên tử carbon, thì các
chúng bằng phương pháp hóa học lên trên một bề mặt phân tử buộc phải liên kết với bề mặt thông qua một
vàng. Nay, cũng đội nghiên cứu vừa nói đã tiến thêm cái “kẹp mỏ sấu” và do đó nhận lấy một sự sắp hàng
một bước nữa trong nghiên cứu của mình với việc ưu tiên. Khi các phân tử đã canh thẳng hàng, chúng
thao tác hóa học trên những phân tử Fe4 này để tự định biểu hiện các vòng từ trễ rộng hơn và có một tác dụng
hướng chúng theo một chiều ưu tiên trên bề mặt vàng. nhớ tốt hơn, với các dấu hiệu chui hầm lượng tử rõ rệt.
Từ tính của các phân tử trên được nghiên cứu bằng
ánh sáng synchrotron. “Công trình của chúng tôi chứng tỏ rằng một phương
pháp đa ngành, kết hợp hóa học tổng hợp, vật lí thực
Sự chui hầm lượng tử cộng hưởng nghiệm và sự mô phỏng lí thuyết, là cần thiết đối với
ngành khoa học nano tiến bộ”, Sessoli nói. “Mặc dù
Kết quả mới trên cho phép các nhà nghiên cứu lần đầu các ứng dụng cho công nghệ này sẽ không thể thấy
tiên quan sát sự chui hầm lượng tử cộng hưởng của sự trong tương lai gần vì nhiệt độ làm việc thấp của các
từ hóa ở các nam châm đơn phân tử trên một bề mặt. nam châm đơn phân tử, nhưng loại nghiên cứu cơ bản
Sự chui hầm lượng tử, một quá trình nhờ đó các hạt này lát đường cho các công nghệ gốc spin trong tương
lượng tử có thể đi xuyên qua các rào cản năng lượng lai”.
bình thường không thể vượt qua đối với các vật thể cổ
điển, là một hiện tượng khá tinh vi. Nó có thể dễ dàng Công trình của các nhà khoa học công bố trên số ra
bị phá hỏng bởi các tác động bên ngoài – thí dụ, qua tuần này của tạp chí Nature.
các mối nối cần thiết để kết nối các nam châm bằng
phương pháp điện tử bên trong các dụng cụ thực tế. Nguồn: physicsworld.com
Tác giả: Belle Dumé
Ngày: 29/10/2010

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 3


tôn vinh là nhà săn lùng hành tinh mắn đẻ nhất của
Các hành tinh cỡ Trái đất có lẽ mọi thời đại, phát biểu. Đội của ông đã sử dụng dữ
liệu thu thập từ kính thiên văn Keck ở Hawaii liên
phổ biến hơn chúng ta nghĩ quan đến 166 ngôi sao có khối lượng bằng 0,54 đến
1,28 khối lượng mặt trời, toàn bộ nằm cách Trái đất
trong cự li 80 năm ánh sáng. Độ lệch Doppler của ánh
sáng sao, kết quả của sự lắc lư của ngôi sao dưới sức
hút hấp dẫn của một hành tinh ngoại đang quay xung
quanh, tiết lộ có tổng cộng 33 hành tinh quay xung
quanh khoảng 22 ngôi sao.

Đừng quên các hành tinh còn thiếu

Đội của Marcy còn cố gắng đếm số hành tinh có thể bị


bỏ sót do các giới hạn độ nhạy của thiết bị của họ.
“Chúng tôi muốn biết khối lượng hành tinh cực đại có
thể tiềm ẩn trong dữ liệu của chúng tôi là bao nhiêu.
Nếu như có một hành tinh khối lượng lớn hơn thế thì
chúng tôi sẽ trông thấy nó”, Marcy giải thích. Phân
Một phần nhỏ của trường nhìn đầy đủ của Kepler – một mảng tích mẫu thống kê này đã cho phép họ suy luận ra các
trời trải rộng 100 độ vuông trong Dải Ngân hà. Một đám sao 8 tỉ hành tinh “còn thiếu” nằm kế cận các hành tinh đã
năm tuổi, cách Trái đất 13.000 năm ánh sáng, tên gọi là NGC
6791, có thể nhìn thấy. (Ảnh: NASA/Ames/JPL-Caltech)
được xác nhận.

Hầu như cứ một trong bốn ngôi sao kiểu Mặt trời là có Thông tin này, từ các trường hợp đã được xác nhận lẫn
chứa một hành tinh cỡ Trái đất, đó là theo các nhà trường hợp được suy luận ra, đã được sử dụng để mô
nghiên cứu người Mĩ. Kết quả của họ nêu ra các nghi phỏng xác suất của các hành tinh kế cận là một hàm
vấn về các mô hình lâu nay của sự hình thành hành của khối lượng của một hành tinh. Hóa ra định luật lũy
tinh cho rằng khó tìm thấy các hành tinh khối lượng thừa phù hợp tốt nhất với dữ liệu trên, ngụ ý rằng khối
thấp ở gần ngôi sao bố mẹ của chúng, ngụ ý rằng các lượng của hành tinh càng nhỏ, thì khả năng nó tồn tại
hệ sao như hệ mặt trời của chúng ta có thể phổ biến càng lớn. Điều này cho thấy “sa mạc hành tinh” không
hơn chúng ta nghĩ từ trước đến nay. Kết quả trên còn phải là xứ khô cằn khốc liệt như trước đây mường
cho rằng sứ mệnh Kepler của NASA, hiện đang săn tượng. “Các quan sát của chúng tôi không phù hợp với
lùng các hành tinh giống Trái đất, có thể phát hiện hơn các dự đoán lí thuyết. Giờ chúng tôi biết rằng vũ trụ có
250 “thế giới địa cầu đáng tin cậy”. nhiều hành tinh cỡ Trái đất hơn là các hành tinh cỡ
Mộc tinh”, Marcy nói. Định luật lũy thừa của ông dự
Sự đông đúc của những thế giới ngoài hành tinh đã đoán xác suất cho một ngôi sao kiểu mặt trời có một
biết, tổng cộng gần 500 hành tinh đã được phát hiện ra hành tinh cỡ Trái đất là 23% - gần bằng một phần tư.
kể từ giữa thập niên 1990, hiện đang nghiêng về phía Các kết quả đã công bố trên tạp chí Science.
các hành tinh cỡ Mộc tinh dễ phát hiện hơn, đang quay
gần ngôi sao chủ của chúng. Chỉ những tiến bộ công Tuy nhiên, nghiên cứu trên bị hạn chế, bởi công nghệ
nghệ gần đây mới cho phép tìm kiếm các hành tinh có hiện nay, chỉ với các hành tinh mô phỏng có bán kính
khối lượng cỡ Trái đất. Nhưng các mô hình hiện có quỹ đạo chưa tới một phần tư khoảng cách Mặt trời-
của sự hình thành hệ mặt trời tiên đoán một “sa mạc Trái đất. Vì thế, kết quả của Marcy có thể vẫn hứa hẹn
hành tinh” ở gần ngôi sao: thiếu vắng các hành có khối trong cuộc săn lùng “anh em song sinh” của Trái đất:
lượng bằng 1-300 lần Trái đất và chu kì quỹ đạo chưa một hành tinh cỡ Trái đất đang quay trong quỹ đạo
tới 50 ngày. Nay, một đội gồm các nhà thiên văn học, bằng khoảng cách Trái đất-Mặt trời. “Các mô hình
trong đó có Geoff Marcy tại trường đại học California hiện nay cho thấy đa số các hành tinh hình thành ở
ở Berkeley, đang thách thức sự hiểu biết được chấp cách xa ngôi sao của chúng; bạn sẽ tìm thấy nhiều
nhận này. hành tinh hơn ở những chu kì quỹ đạo lớn hơn”, theo
Coel Hellier, một nhà nghiên cứu hành tinh ngoại tại
“Đây là lần đầu tiên người ta đo được tỉ lệ các ngôi trường đại học Keele. “Nghiên cứu này dự đoán một
sao có các hành tinh nhỏ hơn”, Marcy, thường được xác suất 23% tìm thấy các hành tinh khối lượng cỡ

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 4


Trái đất, chu kì ngắn, vì thế sẽ còn có nhiều hành tinh tinh đáng tin cậy”. “Chúng tôi đang bắt đầu nhận thấy
nữa; có lẽ gần như mọi ngôi sao kiểu mặt trời đều có những tín hiệu đáng ngờ rằng các Trái đất có ở ngoài
một hành tinh cỡ Trái đất”, ông nói. kia với số lượng lớn”, ông nói.

Tìm kiếm một Trái đất thứ hai Trong khi đó, một cặp nghiên cứu ở Mĩ và Thụy Sĩ đã
bắt tay vào nghiên cứu một đối thủ Trái đất một cách
Tuy nhiên, chỉ với việc một hành tinh có khối lượng chi tiết hơn. Kevin Heng tại trường ETH Zurich và
gần bằng Trái đất, thì không nhất thiết có nghĩa là nó Steven Vogt tại trường đại học California đã mô
giống Trái đất. “Các hành tinh với khối lượng cỡ vài phỏng vòng tuần hoàn khí quyển trên Gliese 581g,
lần Trái đất có thể khác về mặt lượng với các hành một “siêu Trái đất” phát hiện ra vào năm 2009. Công
tinh khối lượng một Trái đất. Chúng có thể lớn hơn bố các kết quả của họ trong một bài báo đăng trên
nhiều, có khả năng giống như các tiểu Hải vương tinh, website bản thảo arXiv, các nhà nghiên cứu trên cho
với rất nhiều nước và ít đá”, Marcy cảnh báo. rằng những vị trí đặc biệt thích hợp cho sự sống tùy
thuộc vào hành tinh đó có bị khóa thủy triều hay
Nhưng các kết quả sơ bộ từ kính thiên văn vũ trụ không và sự nguội đi do bức xạ xảy ra nhanh như thế
Kepler của NASA, thiết bị đo bán kính của một hành nào ở cấp độ toàn cầu.
tinh thay cho khối lượng của nó, đang tỏ ra có triển
vọng. “Nhiều ứng cử viên hành tinh của Kepler dường Nguồn: physicsworld.com
như có bán kính nhỏ, phù hợp với nghiên cứu của Tác giả: Colin Stuart
chúng tôi; sau hết thảy, chúng có thể giống với Trái Ngày: 28/10/2010
đất. Đội nghiên cứu dự đoán rằng kính thiên văn
Kepler có thể tìm thấy 120-260 “thế giới ngoài hành

Khám phá trên, mới công bố trực tuyến trên tạp chí
Diode ‘kim loại-chất cách điện-kim chuyên nghiệp Advanced Materials (Các vật liệu tiên
loại” hiệu suất cao tiến), lần đầu tiên trình bày việc chế tạo một diode
“kim loại-chất cách điện-kim loại” hiệu suất cao.
Các nhà nghiên cứu tại trường đại học bang Oregon
vừa giải được một câu đố trong ngành khoa học vật
“Các nhà nghiên cứu đã cố gắng làm công việc này
liệu cơ bản đã làm lao tâm khổ lực các nhà khoa học
trong hàng thập kỉ qua, cho đến nay vẫn mãi không
kể từ thập niên 1960, và có thể hình thành cơ sở cho
thành công”, theo lời Douglas Keszler, một vị giáo sư
một phương pháp mới tiếp cận điện tử học.
hóa học danh tiếng tại trường đại học Oregon và là
một trong các nhà nghiên cứu khoa học vật liệu hàng
đầu của nước Mĩ. “Các diod chế tạo với các phương
pháp khác trước đây luôn có hiệu suất thấp và chất
lượng không cao”.

“Đây là một sự thay đổi căn bản ở phương thức bạn có


thể tạo ra các sản phẩm điện tử, ở tốc độ cao, ở quy
mô lớn, với chi phí rất thấp, thậm chí thấp hơn cả các
phương pháp truyền thống”, Keszler nói. “Đó là một
cách cơ bản để loại trừ các hạn chế tốc độ hiện nay
của các electron phải chuyển động trong các vật liệu”.

Các viên chức ở trường đại học Oregon cho biết, một
bằng sáng chế đã được cấp cho công nghệ mới trên.
Các công ti, các cơ sở công nghiệp mới và công ăn
việc làm công nghệ cao cuối cùng có thể ra đời từ sự
Ảnh chụp một diode MIM bất đối xứng phản ánh một tiến bộ tiến bộ này.
quan trọng trong ngành khoa học vật liệu có thể dẫn tới các sản
phẩm điện tử tốc độ cao hơn và giá thành thấp hơn. (Ảnh: Đại
học bang Oregon)

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 5


Các dụng cụ điện tử chế tạo với các chất liệu gốc giải quyết các vấn đề trước đây gây trở ngại cho các
silicon hoạt động với các transistor giúp điều khiển diode MIM. Các diode ở đại học Oregon được chế tạo
dòng electron. Mặc dù hoạt động nhanh và so ra ở nhiệt độ tương đối thấp với các kĩ thuật sẽ đưa họ
không đắt, nhưng phương pháp này vẫn bị hạn chế bởi đến chỗ sản xuất các dụng cụ trên nhiều chất nền đa
tốc độ mà các electron có thể di chuyển trong những dạng trên quy mô lớn.
chất liệu này. Và với sự xuất hiện của các máy vi tính
ngày một nhanh hơn và các sản phẩm ngày một phức Các nhà nghiên cứu Oregon là những người đứng đầu
tạp hươn như các màn hiển thị tinh thể lỏng, các công trong một số tiến bộ khoa học vật liệu quan trọng
nghệ hiện nay đang tiến gần đến giới hạn của cái trong những năm gần đây, trong đó có lĩnh vực điện tử
chúng có thể làm, các chuyên gia cho biết như vậy. học spin đang dần xuất hiện. Các nhà khoa học ở
trường đại học sẽ làm một số công việc ban đầu với
Trái lại, một diode kim loại-chất cách điện-diode, hay công nghệ mới trên dùng trong màn ảnh điện tử,
diode MIM, có thể dùng để thực hiện một số chức nhưng nhiều ứng dụng khác cũng là có thể.
năng giống như vậy, nhưng theo một cách thức khác
về căn bản. Trong hệ này, dụng cụ giống như một Các máy vi tính và dụng cụ điện tử tốc độ cao không
bánh sandwich, với chất cách điện ở giữa và hai lớp phụ thuộc vào các transistor là những ứng dụng tiềm
kim loại ở phía trên và phía dưới nó. Để hoạt động, năng khác. Cũng xuất hiện ở chân trời là các công
electron không di chuyển quá nhiều qua các chất liệu nghệ “khai thác năng lượng” như công nghệ thu giữ
khi nó “chui hầm” qua chất cách điện – hầu như xuất năng lượng mặt trời phát trở lại vào ban đêm, một
hiện tức thời ở phía bên kia. phương pháp sản xuất năng lượng từ Trái đất khi nó
nguội đi vào ban đêm.
“Khi lần đầu tiên họ bắt tay vào phát triển các chất
liệu phức tạp hơn cho ngành công nghiệp màn hình, “Trong một thời gian dài, mọi người đã muốn cái gì
họ đã biết loại diode MIM này là cái họ cần, nhưng họ đó đưa chúng ta vượt xa hơn silicon”, Keszler nói.
không thể làm cho nó hoạt động”, Keszler nói. “Giờ “Đây có thể là một phương pháp đơn giản là in các
thì chúng tôi có thể, và nó còn có khả năng được sử dụng cụ điện tử trên quy mô lớn với chi phí kém đắt
dụng với nhiều kim không đắt tiền và dễ tìm trên thị đỏ hơn cái chúng ta có thể làm hiện nay. Và khi các
trường, như đồng, nickel hoặc nhôm. Nó cũng đơn sản phẩm bắt đầu xuất hiện, thì sự tăng tốc độ hoạt
giản hơn nhiều, ít tốn kém hơn và dễ chế tạo hơn”. động có thể là rất nhiều”.

Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học và kĩ sư tại Nguồn: PhysOrg.com
trường đại học Oregon mô tả việc sử dụng một “lớp Ngày: 29/10/2010
tiếp xúc kim loại vô định hình” làm một công nghệ

thương mại, vì cuộc sống sẽ gặp khó khăn với nhiều


Vì sao cần cải tiến hệ SI? đơn vị đo lường khác nhau. Ngay cả đến bây giờ, vẫn
có đến ba loại gallon. Nếu không có một hệ đơn vị
Vào tháng này, hệ đo lường SI vừa tròn 50 tuổi, và đó chung có thể dẫn tới thảm họa, thí dụ NASA đã mất
là lí do để ăn mừng kỉ niệm, theo lời Brian Bowsher, Tàu quỹ đạo Khí hậu Hỏa tinh trị giá 125 triệu USD
trưởng phòng thí nghiệm vật lí quốc gia của vương sau sự nhầm lẫn giữa các đơn vị hệ mét và hệ Anh.
quốc Anh. Tạp chí New Scientist đã phỏng vấn ông
nhân sự kiện này. Có gì không ổn với các đơn vị cũ sao?

Các đơn vị nghe có vẻ khó hiểu – vậy thì kỉ niệm Về cơ bản, chúng được định nghĩa theo các đối tượng
cái gì chứ? vật chất. Cho nên nếu đơn vị gán cho khối lượng,
chẳng hạn, thì nó có thể thay đổi theo thời gian qua sự
Hệ đơn vị quốc tế, thường được biết tới nhiều hơn với tác động của môi trường, và chúng ta sẽ không biết
tên gọi tắt là SI, được thiết lập vào năm 1960 tại một được. Nhưng kể từ năm 1983, từng đơn vị SI một đã
hội nghị ở Paris. Hội nghị đã thống nhất một chuẩn được định nghĩa bằng những hằng số tự nhiên, phổ
quốc tế cho các đơn vị cốt lõi, thí dụ như mét để đo quát. Mét bây giờ được định nghĩa là quãng đường
chiều dài. Điều này có ý nghĩa lớn đối với lĩnh vực ánh sáng đi được trong chân không trong

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 6


1/299.792.458 của một giây. Duy chỉ có kilogram vẫn chúng ta hi vọng phát triển được các đồng hồ ổn định
được định nghĩa bằng một đối tượng vật chất – khối tốt hơn 1 giây trong 10 tỉ năm. Những cải tiến này đưa
lượng của một khối trụ làm bằng hưpj kim platinum- vào các hệ thống định vị kiểu GPS cuối cùng sẽ có độ
iridium, cất giữ trong một tầng hầm của Sèvres, Pháp chính xác cỡ mili mét.
– và chúng tôi có kế hoạch thay đổi định nghĩa đó.
Sự tiêu chuẩn hóa còn có thể giúp được những gì
khác nữa?

Mậu dịch carbon chiếm lĩnh thị trường 100 tỉ bảng


Anh. Để giai thương hợp thức, bạn phải có một cơ sở
được thống nhất để đo sự phát thải carbon, cái có thể
phát sinh từ các nguồn rất khác nhau như canh tác
nông nghiệp, giao thông vận tải hoặc sản xuất công
nghiệp. Chúng ra cần các phép đo chất lượng mà mọi
người đều thống nhất, và Phòng thí nghiệm vật lí quốc
gia [Anh - NPL] hiện đang giữ ghế chủ tại trong
những chương trình quốc tế như vậy.

Còn bản thân sự biến đổi khí hậu thì sao?


Brian Bowsher là giám đốc Phòng thí nghiệm Vật lí quốc gia,
trung tâm đo lường của nước Anh. Luận án tiến sĩ của ông thuộc Những phép đo tốt hơn sẽ làm giảm độ sai số mà một
lĩnh vực hóa học vô cơ, ở trường Đại học Southampton, Anh vấn đề như thế vấp phải. Tại NPL, chúng tôi đang đề
quốc. Ảnh: NPL xuất một sứ mệnh vệ tinh nhỏ, giá thành thấp, để giúp
xác lập các tiêu chuẩn cho các nghiên cứu khí hậu và
Điều này có ý nghĩa gì đối với thế giới thực tế? để thu được sự cải tiến 10 bậc so với những phép đo
trước đây. Sau cùng, ngay cả sự biến thiên nhỏ bé nhất
Sự tiêu chuẩn hóa được cải tiến lớn – và chính xác. Sự của nhiệt độ mặt trời cũng có thể gây ra một thời kì
chính xác này thật sự thể hiện trong các lĩnh vực như băng hà.
xạ trị ung thư, lĩnh vực đòi hỏi liều lượng bức xạ phải
phân phối lên mô bệnh với độ sai số trong ngưỡng 3% Các đơn vị ngoài Si vẫn đang tồn tại và phát huy
mới thu được kết quả tốt nhất. Chỉ cần lệch ra ngoài tác dụng. Liệu chúng có thể bị thay thế hoàn toàn
chút xíu thôi và bạn sẽ không tiêu diệt được tế bào ung hay không?
thư, hoặc giết nhầm các tế bào khỏe mạnh.
Ngay cả khi tôi đến quầy phục vụ trong quán rượu, tôi
Còn những lợi ích hàng ngày dễ thấy hơn thì sao? vẫn gọi 0,57 lít – cho nên câu trả lời có lẽ là không.

Đối với những việc như cân đong hàng tạp phẩm, Nguồn: New Scientist
những chiếc cân là đủ tốt rồi. Nhưng những công nghệ Tác giả: Alison George
mới hơn như các hệ thống định vị qua vệ tinh đòi hỏi Ngày: 31/10/2010
độ chính xác cao. Thí dụ, hai vệ tinh cần phải đồng bộ
hóa hết sức chính xác mới có thể định vị một điểm
chính xác bên trong một tòa nhà. Và vào năm 2015,

mẽ và lan tỏa rộng trên nhiều lĩnh vực vật lí và thiên


Phát hiện sao neutron nặng nhất văn vật lí học.
từ trước đến nay
Các nhà thiên văn khai thác Kính thiên văn Green “Sao neutron này có khối lượng gấp hai lần Mặt trời
Bank (GBT) của Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kì vừa của chúng ta. Điều này thật bất ngờ, và khối lượng lớn
phát hiện ra ngôi sao neutron có khối lượng lớn nhất như vậy có nghĩa là một vài mô hình lí thuyết cho
từ trước đến nay, một khám phá có sự tác động mạnh thành phần cấu trúc bên trong của các sao neutron nay
đã bị bác bỏ”, theo lời Paul Demorest, thuộc Đài thiên

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 7


văn Vô tuyến Quốc gia (NRAO). “Phép đo khối lượng Trái đất phải truyền qua rất gần ngôi sao lùn trắng. Sự
này còn có các gợi ý cho kiến thức của chúng ta về đi qua gần như vậy làm cho chúng bị trễ trong hành
mọi vấn đề xảy ra ở những mật độ cực cao và nhiều trình đến bởi sự biến dạng của không thời gian tạo ra
chi tiết cụ thể của ngành vật lí hạt nhân”. bởi sức hấp dẫn của sao lùn trắng. Hiệu ứng này, gọi
là sự trễ Shapiro, cho phép các nhà khoa học đo chính
xác khối lượng của cả hai ngôi sao.

“Chúng tôi rất may mắn với hệ này. Pulsar đang quay
nhanh cho chúng tôi một tín hiệu để theo dõi trên suốt
quỹ đạo, và quỹ đạo đó hầu như hoàn toàn nhìn ngang.
Ngoài ra, ngôi sao lùn trắng đặc biệt có khối lượng lớn
đối với một ngôi sao thuộc loại này. Sự kết hợp độc
nhất vô nhị này là cho sự trễ Shapiro mạnh hơn nhiều
và do đó dễ đo hơn”, phát biểu của Scott Ransom
thuộc NRAO.

Các nhà thiên văn đã sử dụng một thiết bị kĩ thuật số


mới chế tạo gọi là Thiết bị Xử lí Pulsar Tối hậu Green
Bank (GUPPI), gắn trên GBT, để theo dõi các sao đôi
trong một vòng quỹ đạo hoàn chỉnh hồi đầu năm nay.
Việc sử dụng GUPPI đã cải thiện khả năng của các
Các xung phát ra từ một sao neutron (ở phía sau) bị chậm lại khi
nhà thiên văn đo thời gian tín hiệu phát ra từ pulsar
chúng đi qua gần một sao lùn trắng ở phía trước. Hiệu ứng này
cho phép các nhà thiên văn đo khối lượng của hệ. Ảnh: Bill đến vài bậc độ lớn.
Saxton, NRAO/AUI/NSF
Các nhà thiên văn trông đợi sao neutron trên có khối
Sao neutron là “xác chết” siêu đậm đặc của các ngôi lượng gấp rưỡi Mặt trời. Nhưng quan sát của họ cho
sao khối lượng lớn đã phát nổ dưới dạng sao siêu mới. biết nó có khối lượng gấp hai lần Mặt trời. Khối lượng
Với toàn bộ khối lượng của chúng gói ghém vào một lớn như thế làm thay đổi kiến thức của họ về thành
quả cầu kích cỡ chừng bằng một thành phố nhỏ, các phần của sao neutron. Một số mô hình lí thuyết cho
proton và electron của chúng bị ép lại với nhau thành rằng, ngoài các neutron ra, các ngôi sao như vậy còn
neutron. Một sao neutron có thể đậm đặc hơn vài ba chứa những hạt hạ nguyên tử kì lạ khác gọi là các
lần so với một hạt nhân nguyên tử, và một nhúm nhỏ hyperon hay các ngưng tụ của kaon.
vật chất sao neutron sẽ nặng hơn 500 triệu tấn. Mật độ
khủng khiếp này biến sao neutron thành một “phòng “Kết quả của chúng tôi bác bỏ những ý tưởng đó”,
thí nghiệm” thiên nhiên lí tưởng để nghiên cứu các Ransom nói.
trạng thái đậm đặc nhất và kì lạ nhất của vật chất.
Demorest và Ransom, cùng với Tim Pennucci ở
Các nhà khoa học đã sử dụng một hiệu ứng của thuyết trường đại học Virginia, Mallory Roberts thuộc
tương đối rộng của Albert Einstein để đo khối lượng Eureka Scientific, và Jason Hessels ở Viện Thiên văn
của sao neutron và bạn đồng hành quỹ đạo của nó, một học vô tuyến Hà Lan và đại học Amsterdam, đã công
sao lùn trắng. Sao neutron trên là một pulsar, phát ra bố các kết quả của họ trong số ra ngày 28/10 của tạp
các chùm sóng vô tuyến giống như ngọn hải đăng quét chí khoa học Nature.
xuyên qua không gian khi nó quay tròn. Pulsar này,
gọi tên là PSR J1614-2230, quay 317 vòng mỗi giây, Kết quả của họ có những gợi ý khác, trình bày trong
và bạn đồng hành của nó thì hoàn tất mỗi vòng quỹ một bài báo khác theo kế hoạch sẽ công bố trong tạp
đạo trong vòng chưa tới 9 ngày. Cặp đôi trên, ở xa chí Astrophysical Journal Letters. “Phép đo này cho
chừng 3000 năm ánh sáng, đang ở trong quỹ đạo nhìn chúng ta biết rằng nếu bất kì quark nào có mặt trong
hầu như nghiêng ngang khi trông từ phía Trái đất. Sự lõi một sao neutron, thì chúng không thể ‘tự do’ mà
định hướng đó là điều mấu chốt để thực hiện phép đo phải tương tác mạnh với nhau như chúng vốn như vậy
khối lượng. trong các hạt nhân nguyên tử thông thường”, phát biểu
của Feryal Ozel thuộc trường đại học Arizona, tác giả
Khi quỹ đạo mang ngôi sao lùn trắng nằm ngay phía đứng đầu của bài báo thứ hai vừa nói.
trước pulsar, thì sóng vô tuyến phát ra từ pulsar đi tới

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 8


Tác động khoa học của các quan sát GBT mới còn “Nói chung, các pulsar mang lại cho chúng ta một cơ
vươn rộng sang những lĩnh vực khác ngoài việc mô tả hội lớn để nghiên cứu nền vật lí kì lạ, và hệ này là một
đặc trưng vật chất ở các mật độ cực độ. Một lời giải phòng thí nghiệm vô cùng to lớn nằm ở ngoài kia,
thích hàng đầu cho nguyên nhân gây ra một loại vụ nổ cung cấp cho chúng ta thông tin có giá trị với những
tia gamma – những vụ nổ “ngắn hạn” – là do các sao hàm ý rộng”, Ransom giải thích. “Cái khiến tôi bất
neutron đang va chạm chau. Thựt tế các sao neutron ngờ là một con số đơn giản – khối lượng của sao
có thể nặng như PSR J1614-2230 biến đây thành một neutron này – lại có thể cho chúng ta biết nhiều như
cơ chế hợp lí cho những vụ nổ tia gamma này. vậy về nhiều phương diện khác nhau của vật lí học và
thiên văn học”.
Người ta còn kì vọng các vụ va chạm sao neutorn như
vậy phát ra sóng hấp dẫn, vốn là mục tiêu của một số Nguồn: PhysOrg.com
đài thiên văn ở Mĩ và châu Âu. Những sóng này, theo
lời các nhà khoa học, sẽ mang đến thêm thông tin có
giá trị về thành phần của sao neutron.

Ảnh: Đối mặt


Robonaut 2, một rô bôt du dành giúp việc dạng người, khéo léo, sẽ bay lên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) trên tàu con
thoi vũ trụ Discovery, trong sứ mệnh STS-133.

Mặc dù ban đầu nó sẽ chỉ tham gia trong các thử nghiệm chức năng, nhưng các nâng cấp cuối cùng có thể cho phép
rô bôt thực hiện mục đích thực sự của nó – giúp các nhà du hành đi bộ ngoài không gian trong những công việc khó
khăn bên ngoài trạm vũ trụ.

Nguồn: SPL/NASA, PhysOrg.com


Ngày: 02/11/2010

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 9


Ức chế bởi chuyển động quay
Các thiên hà xoắn ốc khổng lồ có
kiềm hãm sự hình thành những Carsten Weidner và Ian Bonnell ở trường Đại học St
Andrews tại Fife và Hans Zinnecker thuộc Viện Thiên
đám sao trẻ? văn vật lí Potsdam vừa thực hiện các mô phỏng trên
máy vi tính mô phỏng các đám mây khí phức tạp giữa
các sao co lại để tạo thành các đám sao. Weidner cho
biết, “Có vẻ như chuyển động quay làm kiềm hãm sự
hình thành của những đám sao rất nặng”.

Các thiên hà xoắn ốc khổng lồ quay tròn nhanh. Thí


dụ, Dải Ngân hà quay khoảng 230 km/s, và thiên hà
Tiên Nữ lớn hơn còn quay nhanh hơn nữa. Trái lại,
các thiên hà nhỏ hơn, như Đám mây Magellan Lớn,
quay tròn chậm.

Đội của Weidner đã chạy bốn chương trình mô phỏng


máy tính, mỗi chương trình với một tốc độ quay khác
nhau. “Mỗi mô hình mất khoảng một tháng để tính
toán”, Weidner nói. Trong các mô hình quay tròn
nhanh, các ngôi sao và đám sao hình thành trên một
Ảnh ghép của 30 Doradus chụp bằng Kính thiên văn vũ trụ khu vực rộng, vì chuyển động quay làm cản trở chất
Hubble. Ảnh: NASA/John Trauger (Phòng thí nghiệm Sức đẩy khí co lại thành một đám khổng lồ. Trái lại, trong mô
phản lực)/James Westphal (Viện Công nghệ California)
hình quay tròn chậm nhất, chất khí co lại và khai sinh
ra một đám sao khổng lồ duy nhất tại chính giữa. Mô
Các nhà thiên văn ở Scotland và Đức cho biết cơ sở
hình đó có thể giải thích tại sao phức hợp 30 Doradus
vật lí đơn giản có thể giải thích cho một nghịch lí tồn
khổng lồ phát sinh trong một thiên hà nhỏ hơn nhiều
tại lâu nay: tại sao những đám sao trẻ có xu hướng cư
so với thiên hà của chúng ta.
trú trong những thiên hà tương đối nhỏ, chứ không có
trong những thiên hà khổng lồ như Dải Ngân hà.
Các thiên hà va chạm
Nguyên do, theo các nhà nghiên cứu trên, là vì các
thiên hà xoắn ốc khổng lồ, như Dải Ngân hà, quay
Công trình này còn áp dụng được cho các thiên hà
tròn nhanh, làm biến dạng các đám sao trước khi
đang va chạm. Weidner nói, “Trong vùng va chạm,
chúng lớn lên đến quy mô lớn.
bạn có ít sự hậu thuẫn chuyển động quay hơn, cho nên
bạn trông đợi có những đám sao to nặng hơn”. Thật ra,
Phức hợp 30 Doradus đẹp lộng lẫy là cái nôi sao trẻ
các thiên hà Anten nổi tiếng – hai thiên hà xoắn ốc lớn
sáng rỡ nhất trong Nhóm Địa phương – một tập hợp
đang lao vào nhau trong chòm sao Corvus – đã tạo ra
gồm vài tá thiên hà lân cận nhau, trong đó có Dải
các đám sao trẻ lớn hơn bất kì đám sao trẻ nào tìm
Ngân hà. Do đó, có khả năng là 30 Doradus cư trú
thấy trong Dải Ngân hà hoặc thiên hà Tiên Nữ.
trong một thiên hà ấn tượng, hoặc là thiên hà Tiên Nữ
(Andromeda) hoặc là Dải Ngân hà, hai thiên hà lớn
Bruce Elmegreen, một chuyên gia nghiên cứu sự hình
nhất trong Nhóm Địa phương.
thành sao tại Phân viện nghiên cứu IBM ở Yorktown
Heights, New York, cho biết nghiên cứu trên là hấp
Nhưng phức hợp 30 Doradus đẹp lộng lẫy lại nằm
dẫn, nhưng ông hoài nghi kết quả trên. “Sự liên hệ
trong Đám mây Magellan Lớn, một thiên hà vệ tinh
giữa chuyển động quay thiên hà và chuyển động quay
của Dải Ngân hà chỉ phát ra một phần mười lượng ánh
đám mây phân tử là mơ hồ”, ông nói. “Chuyển động
sáng của thiên hà của chúng ta. Các ngôi sao mới chào
quay thiên hà có tương quan với chuyển động quay
đời của 30 Doradus làm cho chất khí sáng rực trên khu
của các đám mây phân tử hay không? Tôi không rõ
vực rộng 700 năm ánh sáng, đường kính gấp 30 lần
câu trả lời là như thế nào”. Weidner phản ứng rằng các
tinh vân Orion nổi tiếng.
thiên hà đang quay nhanh thật sự có các đám mây
quay nhanh hơn, bởi vì các đám mây ấy tương tác với
nhau.

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 10


Còn “áp suất nén” thì sao? Weidner hiểu rằng áp suất nén có thể giữ một vai trò
nào đó. “30 Doradus là một vật thể phức tạp”, ông nói,
Elmegreen cũng cho biết 30 Doradus có lẽ còn có “và chúng tôi không khẳng định chúng tôi có thể giải
những yếu tố khác ngoài chuyển động quay chậm của thích từng chi tiết của nó. Chúng tôi chỉ nói có thể có
thiên hà chủ của nó. Đám mây Magellan Lớn – cách một khuynh hướng liên quan đến chuyển động quay”.
Trái đất chỉ 160.000 năm ánh sáng – đang cày xuyên
qua quầng vật chất của Dải Ngân hà. Chất khí trong Nguồn: physicsworld.com
quầng nén chất khí trong Đám mây Magellan Lớn, Tác giả: Ken Croswell
một quá trình gọi là “áp suất nén” có thể kích hoạt sự Ngày: 02/11/2010
hình thành sao trong phức hợp 30 Doradus.

NASA phát triển một trạm vũ trụ có người cư trú vĩnh


10 năm Trạm Vũ trụ Quốc tế viễn và triển khai công việc đó trong vòng một thập
kỉ”. Với các đóng góp từ phía châu Âu, Nhật Bản, và
Ngày 02/11 vừa qua là ngày kỉ niệm 10 năm con Canada, đây là Trạm Vũ trụ Tự do. Thật không may,
người bắt đầu chiếm lĩnh vĩnh cữu trên không gian với nó liên tục phải thiết kế lại, khiến lịch trình ngày một
Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Dưới đây là một số sự kiện kéo dài thêm và bội chi ngân sách. Sang năm 1993 thì
đáng nhớ trong lịch sử của trạm và những mốc son nó rõ ràng sắp bị hủy bỏ.
trong 10 năm hoạt động đầu tiên của trạm.
09/1993

Với Chiến tranh Lạnh kết thúc, một thỏa thuận Mĩ-
Nga kết hợp Trạm Vũ trụ Tự do và Trạm Hòa bình 2
theo kế hoạch của Nga thành ISS.

20/11/1998

Zarya, mô đun ISS đầu tiên, được phóng lên từ sân


bay vũ trụ Baikonur, Kazakhstan.

06/12/1998

Unity, mô đun Mĩ đầu tiên, neo đậu với Zarya bằng


tàu con thoi vũ trụ Endeavour. Chuyến bay này còn
đánh dấu phi hành đoàn đầu tiên đến thăm trạm và có
Phi hành đoàn của trạm đã chụp bức ảnh này của bờ biển phía những chuyến đi bộ ngoài vũ trụ quanh trạm đầu tiên.
bắc Vịnh Mexico từ cao độ 350 km vào hôm 29/10 (Ảnh: NASA) Sau đó là một thời kì gián đoạn 18 tháng, do các trục
trặc tài chính với các mô đun của Nga và các trục trặc
29/07/1970 kĩ thuật với các mô đun của Mĩ.

NASA từ bỏ mọi hi vọng sản xuất thêm các tên lửa 21/05/2000
Saturn V đồ sộ, loại tên lửa đã đưa các nhà du hành
Apollo lên mặt trăng. Kết quả là họ đã hủy bỏ trạm vũ Tàu con thoi vũ trụ Atlantis đến thăm, chuẩn bị cho
trụ lớn mà họ đã lên kế hoạch xây dựng làm kế vị cho việc bắt đầu lắp ráp trạm trở lại.
Skylab. Với Skylab gần như đã hoàn tất, công trình
trạm vũ trụ bước vào một thời kì gián đoạn kéo dài. 26/07/2000

25/01/1984 Zvezda – Mô đun Dịch vụ, ban đầu chế tạo làm mô
đun lõi của Trạm Hòa bình 2 – kết nối với trạm.
Trong bài phát biểu trước Quốc hội, tổng thống
Ronald Reagan tuyên bố: “Tối nay, tôi đang chỉ đạo

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 11


02/11/2000 tạm dừng hoạt động, khiến trạm hoàn toàn phụ thuộc
vào các phi thuyền Soyuz và Tiến bộ của Nga, với các
Phi hành đoàn “Viễn chinh 1” bay lên trạm bằng tàu chuyến bay chở phi hành đoàn và hàng hóa. Phi hành
Soyuz. Sự cư trú lâu dài của con người trên trạm bắt đoàn ở lại giảm xuống còn hai người, với các hoạt
đầu. động hạn chế chủ yếu là duy trì trạm.

10/02/2001 06/04/2003

Mô đun thí nghiệm Destiny đến nơi. Thể tích bên Một bộ phận tên lửa cũ bay qua gần trạm, khiến phi
trong ISS lúc này đã vượt quá thể tích trạm Hòa bình. hành đoàn của trạm phải tạm rút lui sang tàu cứu hộ
Soyuz để tránh trường hợp va chạm.
23/03/2001
28/07/2005
Người Nga bất đắc dĩ cho hạ cánh trạm Hòa bình, loại
bỏ đối thủ cạnh tranh duy nhất của ISS. Tàu Discovery thực hiện chuyến bay tàu con thoi đầu
tiên kể từ sau sự tổn thất của tàu Columbia. (Chuyến
23/04/2001 bay tiếp theo không diễn ra trong một năm sau đó, do
các trục trặc liên tục với bọt nhiên liệu trào ra từ bể
Canadarm 2, cánh tay rô bôt của trạm, đến trên tàu con chứa nhiên liệu ngoài của tàu con thoi trong lúc
thoi Endeavour. Đây là bộ phận phi Nga-Mĩ đầu tiên, phóng).
bổ sung tương đối sớm do nhu cầu triển khai lắp ghép
sau này. 26/11/2006

30/04/2001 Một anten trên tàu hàng Tiến bộ M-58 bị vướng với
đầu mô đun Zvezda của trạm trong lúc neo đậu. Cuối
Dennis Tito trở thành du khách vũ trụ đầu tiên đến cùng nó đã được các nhà du hành tháo ra với các công
thăm ISS, trước sự phản đối kịch liệt của NASA. cụ cắt vào hôm 22/02.

15/07/2001 11/02/2008

Mô đun khóa không khí Quest Joint, một mô đun áp Mô đun Columbus – bộ phận ISS chính của châu Âu –
lực đóng vai trò lối vào và lối ra cho các chuyến đi bộ, đến nơi. Được thiết kế làm một phòng thí nghiệm cho
đến nơi. ISS giờ đã nặng hơn trạm Hòa bình. sinh học, sinh lí học, vật lí chất lưu và các thí nghiệm
khác, nó có đủ chỗ cho ba thành viên phi hành đoàn
21/07/2001 làm việc cùng một lúc.

Chuyến đi bộ vũ trụ đầu tiên thực hiện từ trạm, sử 03/04/2008


dụng khóa không khí Quest.
Tàu hậu cận ATV "Jules Verne" của Cơ quan Vũ trụ
04/02/2002 châu Âu đến nơi. Nó là con tàu ngoài Mĩ, ngoài Nga
đầu tiên đến thăm trạm.
Xảy ra tình huống khẩn cấp đáng kể đầu tiên trên trạm
khi sự điều khiển sự định hướng của trạm, hay cao độ 04/06/2008
của nó, bị mất trong vài giờ liền, đe dọa sự phát điện
và điều khiển nhiệt độ. Sự phản ứng nhanh từ phía phi Bộ phận đầu tiên của phòng thí nghiệm Kibo cỡ bằng
hành đoàn và các chuyên gia điều khiển mặt đất đã chiếc xe bus của Nhật Bản đến nơi trên tàu con thoi
giải quyết xong trục trặc trước khi có bất kì sự nguy Discovery.
hại nào xảy ra.
29/05/2009
01/02/2003
Sau một thời gian dài, phi hành đoàn ở lại trạm được
Tàu con thoi vũ trụ Columbia bị nổ tung khi đi trở vào mở rộng lên sáu người như dự tính (đòi hỏi hai tàu
khí quyển từ một chuyến bay phi ISS. Đội tàu con thoi

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 12


cứu hộ Soyuz neo đậu sẵn sàng với trạm tại mọi lúc) 10/02/2010
và việc nghiên cứu khoa học thật sự có thể bắt đầu.
Năm tàu neo đậu, tạo thành một “ngôi nhà trọn vẹn”:
17/07/2009 hai tổ hợp Soyuz, hai tàu hàng Tiến bộ, và tàu con thoi
Endeavour.
Với tàu con thoi Endeavour đến thăm, có 13 người
trên trạm, một kỉ lục cho ISS và cho bất kì phi thuyền 31/07/2010
vũ trụ nào (kỉ lục mọi thời đại cho số lượng người có
mặt trong vũ trụ đồng thời). Một trục trặc máy bơm trong hệ thống làm lạnh thiết
bị cấp điện tạm thời hạn chế nguồn điện cấp và cắt bớt
17/09/2009 các hoạt động. Sau vài chuyến đi bộ ngoài vũ trụ và
một số khó khăn bất ngờ, việc sửa chữa đã được thực
HTV-1, tàu hậu cần Nhật Bản đầu tiên, đến nơi. hiện vào hôm 17/08.

Nguồn: New Scientist


Tác giả: Henry Spencer
Ngày: 02/11/2010

biết. Là một chất dẫn điện, nó dẫn điện tốt như đồng
Fluorographene: Chất cách điện vậy. Những nỗ lực gần đây nhất của họ đã đưa đến
mỏng nhất thế giới một chất liệu dẫn xuất mới bền và ổn định hơn cả
graphene gốc, nhưng nó không dẫn điện: đó là
Những tính chất nổi trội của graphene và Teflon vừa
fluorographene.
được kết hợp lại với nhau trong một chất liệu mới bởi
bàn tay các nhà đoạt giải Nobel vật lí năm nay.
Bản thân graphene là một lớp đơn nguyên tử của chất
liệu graphite, chất thường thấy trong bút chì. Ở cấp độ
phân tử, nó có một cấu trúc phẳng dạng xốp tổ ong
gồm các hình lục giác liên kết với các nguyên tử
carbon tại các nút mạng. Các đám mây electron phân
tán khắp phía trên và phía dưới của các bề mặt, đó là
nguyên do vì sao chất liệu này lại dẫn điện tốt như
vậy.

Thành tựu hiện nay của nhóm Manchester, hợp tác


chặt chẽ với các cộng tác viên quốc tế, là đặt một
nguyên tử fluorine vào mỗi nguyên tử carbon, từ đó
phá hỏng đám mây electron và ngăn cản dòng điện
chạy dưới những điều kiện bình thường, nhưng không
tác động đến tính nguyên vẹn cấu trúc của mạng lưới
carbon. Trong nghiên cứu trước đây, họ đã thêm các
nguyên tử hydrogen thay vì fluorine, nhưng họ nhận
Kostya Novoselov và Andre Geim, hiện đang làm việc thấy chất liệu thu được không bền ở nhiệt độ cao.
tại trường đại học Manchester, Anh quốc, lần đầu tiên
tách li graphene vào năm 2004. Đó là một công việc Đột phá mới nhất trên được công bố trong số ra tuần
tài tình, đúng như người ta trông đợi đối với một công này của tạp chí Small. Rahul Raveendran-Nair là một
trình đạt giải Nobel, dẫu rằng phương pháp của họ là nhà nghiên cứu hậu tiến sĩ tại trường đại học
sử dụng một miếng băng dính kiểu bình thường để bóc Manchester và là người chịu trách nhiệm công bố.
ra khỏi bề mặt từng lớp chất một. Họ nhận thấy Ông mô tả luorographene là “chất cách điện khả dĩ
graphene là dạng mỏng nhất và bền nhất của carbon, mỏng nhất, chế tạo bằng cách gắn các nguyên tử
và nó có thể dẫn nhiệt tốt hơn bất kì chất liệu nào đã fluorine vào mỗi nguyên tử carbon trong graphene. Nó

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 13


là chất dẫn xuất lượng pháp đầu tiên của graphene và sáng khả kiến, fluorographene cũng có thể tìm thấy
nó là một chất bán dẫn khe rộng. Fluorographene bền ứng dụng trong LED (diode phát quang) và các màn
về mặt cơ học và là hợp chất ổn định về mặt hóa học hiển thị.
và nhiệt học. Các tính chất của chất liệu mới này rất
giống với Teflon và chúng tôi gọi chất liệu này 2D Nhóm Manchester không phải là nhóm duy nhất tham
Teflon.” gia, mà các cộng tác viên đến từ Trung Quốc (Phòng
thí nghiệm Quốc gia Khoa học Vật liệu Shenyang), Hà
Việc phát triển một phương pháp thích hợp để chế tạo Lan (Đại học Nijmegen Radboud), Ba Lan (Viện
chất liệu 2D Teflon này thật không đơn giản. Công nghệ Vật liệu Điện tử), và Nga (Viện Hóa học
“Fluorine là một nguyên tố có hoạt tính cao, và nó Vô cơ Nikolaev) cũng đóng góp chuyên môn của họ.
phản ứng với hầu như mọi thứ. Cho nên, thách thức Theo Raveendran-Nair, việc có một đội hợp tác quy
chủ yếu là làm sao fluorine hóa trọn vẹn graphene mà mô như vậy đã giúp họ thực hiện nghiên cứu
không làm hỏng mất graphene và các chất nền của nó. fluorographene một cách thấu đáo: “Tất cả chúng tôi
Phương pháp fluorine hóa các màng graphene đơn lớp đều làm việc rất vất vả để cho dự án này thành công.
của chúng tôi trên lưới nền trơ về mặt hóa học và khối Chúng tôi đã sử dụng nhiều kĩ thuật mô tả đặc trưng
giấy graphene ở nhiệt độ cao khắc phục được trở ngại đa dạng và các nghiên cứu rất cụ thể để tìm hiểu các
kĩ thuật này”, Raveendran-Nair giải thích. tính chất của chất liệu mới này”.

Các tác giả hình dung rằng fluorographene sẽ được sử Trong quá trình thực thi dự án, các cá nhân lãnh đạo là
dụng trong điện tử học, nhưng họ hiểu rằng “đối với các tên tuổi đạt giải Nobel, nhưng rõ ràng cuộc sống
các ứng dụng điện tử thực tế thì chất lượng điện tử làm việc trong nhóm không thay đổi gì nhiều lắm.
phải có sự cải tiến. Chúng tôi hi vọng có thể sớm thu “Mặc dù cuộc sống mới có nhiều bận rộn, song hai vị
được sự cải tiến này. Một số ứng dụng điện tử có thể giáo sư vẫn làm việc rất gần gũi với tất cả thành viên
có của fluorographene là sử dụng nó làm rào cản trong nhóm và tham gia rất nhiều trong công việc
đường hầm và là chất cách điện chất lượng cao hoặc nghiên cứu từng ngày”, Raveendran-Nair nói.
chất liệu rào cản cho điện tử học hữu cơ”. Những lĩnh
vực ứng dụng khác cũng có khả năng. Thí dụ, là một Nguồn: PhysOrg.com
chất bán dẫn khe rộng hoàn toàn trong suốt với ánh Ngày: 04/11/2010

Positronium là một trạng thái liên kết giống nguyên tử


Positronium tán xạ giống như một của một electron và phản hạt positron của nó – và vì
hạt tích điện thế không có điện tích toàn phần. Nhưng các nhà vật lí
ở Anh đang nhức đầu suy nghĩ sau khi nhận thấy
positronium tương tác với vật chất như thể nó là một
electron độc thân, với khối lượng và điện tích dương
của positron dường như chẳng có mặt. Khám phá bất
ngờ này sẽ thúc giục các nhà nghiên cứu đi tìm một lời
giải thích, và có thể có các hệ quả từ y khoa cho đến
thiên văn vật lí học.

Positronium thường được xem là họ hàng nguyên tử


trung hòa nhẹ nhất. Giống như một nguyên tử
hydrogen thông thường, hạt nhân của nó có một
electron độc thân bao xung quanh, nhưng proton của
hạt nhân này được thay thế bởi positron.

Positronium là một thực thể quan trọng trong nhiều


ngành khoa học đa dạng. Trong y khoa, chẳng hạn,
Đường dẫn positronium tại trường Đại học College London. các positron được sử dụng để chụp ảnh đường đi của
(Ảnh: Gaetana Laricchia) phản ứng hóa học bên trong các tế bào sống, trong một
kĩ thuật gọi là xạ quang positron (PET). Nhưng hơn
80% tia gamma thiết yếu phát ra trong các máy quét
Bản tin Vật lý tháng 12/2010 14
PET là từ sự phân hủy positronium. Trong khi đó, – một số đo xác suất tương tác là một hàm của vận tốc
trong thiên văn vật lí học, sự phân hủy positronium – luôn giống với tiết diện tán xạ hiệu dụng của riêng
gây ra hơn 90% tia gamma phát ra từ tâm của Dải một electron.
Ngân hà.
Laszlo Sarkadi, một nhà vật lí hạt nhân tại Viện Hàn
Vì positronium tồn tại đủ lâu để tán xạ khỏi vật chất lâm Khoa học Hungary, người trước đây từng nghiên
khác trước khi phân hủy, cho nên các nhà khoa học cứu sự tán xạ positronium, cho rằng khám phá trên sẽ
trong những ngành khoa học vừa nêu cần tìm hiểu rõ thúc giục các nhà vật lí hướng đến khảo sát cơ chế
các tính chất tán xạ của nó. Thật không may, cả lí động lực học chi tiết của sự tán xạ, cái ông nghĩ không
thuyết lẫn thí nghiệm về những tính chất này đều khó thể nào là gần đúng, giống như các hệ va chạm khác,
tiếp cận. với một tương tác hai vật. Tuy nhiên, ông tin rằng đáp
án có thể là positron trong positronium đơn thuần hành
Nay Gaetana Laricchia thuộc trường Đại học College xử như một hạt “khán giả”. “Hành trạng khác nhau
London cùng các đồng nghiệp đã ghi được dữ liệu của electron [có thể] giải thích bởi sự phân cực của bia
phân bố vận tốc đầu tiên cho sự tán xạ positronium chất khí trong va chạm”, Sarkadi nói.
khỏi nhiều loại nguyên tử và phân tử khác nhau. Trong
thí nghiệm của họ, họ sử dụng điện trường và từ Laricchia đồng ý rằng electron của positronium, vì lí
trường để dẫn các positron phát ra từ sodium-22, một do gì đó, đã lấn át tương tác trên, nhưng ông nói:
nguồn chất phóng xạ, sang một tế bào khí. Một số “Nguyên nhân cho đến nay vẫn chưa rõ, và chúng tôi
positron thu lấy một electron từ chất khí, tạo ra một hi vọng công trình của chúng tôi sẽ kích thích thêm
chùm positronium truyền về phía một mục tiêu chất nhiều nghiên cứu khác nữa”.
khí. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng 10 mục tiêu khác
nhau để làm tán xạ positronium, bao gồm helium, Nghiên cứu công bố trên tạp chí Science 330 789.
nitrogen, oxygen và krypton.
Nguồn: physicsworld.com
Các kết quả không giống như cái họ trông đợi. Mặc dù Tác giả: Jon Cartwright
positronium là trung hòa và gấp hai lần khối lượng Ngày: 05/11/2010
một electron, nhưng tiết diện tán xạ hiệu dụng của nó

Phi thuyền Cassini tự động


chuyển sang chế độ standby
Các kĩ sư tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL)
của NASA ở Pasadena, California, đang cố gắng tìm
hiểu nguyên nhân khiến cho phi thuyền Cassini của
NASA tự chuyển sang “mốt an toàn”, một mốt tạm
dừng để phòng bị. Cassini đi vào chế độ an toàn vào
lúc 4 giờ chiều (giờ miền tây nước Mĩ) vào hôm thứ
ba, 02/11.

Kể từ lúc chuyển sang mốt an toàn, phi thuyền đã tạm


dừng dòng dữ liệu khoa học và chỉ gửi về dữ liệu về kĩ
thuật và tình trạng của phi thuyền. Cassini được lập
trình tự động chuyển nó sang chế độ an toàn hễ khi
nào nó phát hiện ra một điều kiện nào đó trên phi
thuyền đòi hỏi có sự can thiệp của các nhà điều khiển Ảnh minh họa phi thuyền Cassini của NASA đang bay quanh Thổ
từ phía trái đất. tinh. Ảnh: NASA/JPL-Caltech

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 15


Các kĩ sư cho biết không chắc là Cassini sẽ có thể hồi Kể từ khi Cassini rời bệ phóng hồi năm 1997, Cassini
phục hoạt động trọn vẹn trước chuyến bay ngang qua đã tự đưa nó vào mốt an toàn tổng cộng sáu lần.
vệ tinh Titan của Thổ tinh theo kế hoạch diễn ra vào
hôm 11/11. Nhưng Cassini đã có hơn 53 chuyến bay Sứ mệnh Cassini-Huygens là một dự án hợp tác của
qua Titan theo kế hoạch trong sứ mệnh mở rộng của NASA,Cơ quan Vũ trụ châu Âu, và Cơ quan Vũ trụ
nó, chuyến bay cuối cùng là vào năm 2017. Italy. Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực, một phân
viện của Viện Công nghệ California ở Pasadena, đảm
“Phi thuyền phản ứng chính xác như nó nên như thế, nhận vai trò điều hành cho dự án.
và tôi hết sức kì vọng rằng chúng tôi sẽ đưa Cassino
hồi phục trở lại và chạy êm xuôi”, phát biểu của Bob Nguồn: JPL/NASA, PhysOrg.com
Mitchell, nhà điều hành chương trình Cassini tại JPL. Tác giả: Jia-Rui C. Cook
“Trong hơn 6 năm chúng tôi làm việc với sao Thổ, đây Ngày: 05/11/2010
chỉ là sự cố an toàn lần thứ hai thôi. Vì thế, xét đến
tính phức tạp của các yêu cầu mà chúng tôi đã thực
hiện trên Cassini, thì phi thuyền đã thực hiện nhiệm vụ
hết sức tốt cho chúng ta”.

Lắng nghe âm thanh đất trượt


Hệ thống vận tải và các cộng đồng có nguy cơ cao tại
các chân dốc có thể hưởng lợi từ một hệ thống cảnh
báo sớm lở đất theo dõi mức độ nhiễu trong đất đá.
Được khẳng định là loại công trình đầu tiên thuộc loại
này trên thế giới, nó hoạt động bằng cách ghi lại sóng
âm để xác lập xem một sự trượt đất quy mô lớn sắp
xảy ra là có thể báo trước bằng những phép đo hay
không.

Trên toàn thế giới, nhiều nghìn người chết mỗi năm là Bộ dẫn sóng âm cùng với vỏ bảo vệ và một máy đo độ nghiêng.
kết quả của lở đất và nhiều nghìn người khác phải li (Ảnh: Dixon et al.)
tán nhà cửa và sống trong cảnh màn trời chiếu đất. Ở
những nước giàu có, nguy cơ thiệt hại về người có nhỏ Nhưng các nhà nghiên cứu ở Anh tin rằng họ có thể
hơn nhưng tác động đối với môi trường xây dựng tiêu mang lại một hệ thống ghi âm xác thực hơn qua một
tốn hàng tỉ đô la để tái thiết mỗi năm, và nó còn có thể cải tiến hấp dẫn đối với kĩ thuật trên. Thay vì đặt các
phá hỏng hệ thống giao thông vận tải. Trong một nỗ bộ cảm biến âm trực tiếp trên bờ dốc, họ đặt các
lực nhằm hạn chế mối nguy cơ toàn cầu này, Liên hiệp microphone của mình bên trong các ống thép chứa đầy
quốc đã đề ra một chiến lược, trong đó có kế hoạch chất liệu dạng hạt. Khi đó, nếu bờ dốc bắt đầu trượt,
xúc tiến phát triển các hệ thống cảnh báo sớm. thì âm thanh tạo ra bởi chất liệu dạng hạt đang xô đẩy
có tần số cao hơn âm thanh phát ra bởi đất đá xung
Một phương pháp theo dõi nguy cơ trực tiếp là trang quanh. Các ống thép tác dụng như bộ dẫn sóng để
bị cho mỗi bờ dốc một dải microphone và “lắng nghe” khuếch đại âm thanh.
các mức độ ồn tăng lên khi đất đá bắt đầu chuyển
mình. Trở ngại đối với phương pháp này là các tần số Để kiểm tra dụng cụ của mình, đội nghiên cứu đứng
tương đối thấp đi cùng với các chuyển động trượt dốc đầu là Neil Dixon tại trường Đại học Loughborough
cỡ lớn cũng có thể sinh ra bởi một số nguồn phát đã thực hiện một loạt thử nghiệm tại Hollin Hill, một
mang tính môi trường khác – dẫn tới một số cảnh báo vùng hoạt động lở đất ở miền bắc nước Anh. Bằng
sai không thể chấp nhận được. cách so sánh các phép đo của họ với các phép đo lở
đất truyền thống thực hiện với một máy đo độ
nghiêng, đội của Dixon cho biết họ đã tìm thấy mối

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 16


tương quan mạnh giữa sự phát ra âm thanh và sự dịch cơ cao hơn trước họa lở đất. “Những người có nguy cơ
chuyển bờ dốc. “Hollin Hill cung cấp cho chúng tôi cao thường chịu rủi ro trước họa lở đất và những thảm
một môi trường có điều khiển để kiểm tra dụng cụ của họa khác, do họ thiếu kiến thức hoặc thiếu sự lựa chọn
mình, giai đoạn tiếp theo là thử nghiệm dụng cụ này – thí dụ như xây nhà của họ trên nền móng thép”.
trên những loại dốc khác nhau và cuối cùng là sử dụng
nó làm phương tiện dự báo lở đất”, Dixon giải thích. Theo nhiều nhà nghiên cứu khí hậu, tần suất và quy
mô của những trận lở đất có thể tăng đáng kể ở những
Nói tóm lại, đội của Dixon hiện đang tìm cách làm phần nhất định của thế giới trong những năm sắp tới.
việc với các công ti đường sắt, xe bus và các công ti “Thật hợp lí nếu nói rằng một khí hậu đang biến đổi
vận tải khác, các chủ thể hiện đang chi hơn một nửa có thể gây ra nhiều sự kiện mưa rào hơn, và những
chi phí cho các hệ thống theo dõi lở đất ở nước Anh. trận mưa đó thành ra có thể dẫn tới nhiều đợt lở đất
“Hiện nay, đa số các hệ thống đòi hỏi có một người đi hơn”, phát biểu của Tim Lenton, một nhà nghiên cứu
ra ngoài đồng trống để kiểm tra một dụng cụ theo dõi các hệ trái đất tại trường Đại học East Anglia, Vương
– chúng tôi đang giới thiệu một hệ thống có thể phản quốc Anh.
hồi thông tin trực tiếp, thí dụ như một tin nhắn dạng
văn bản”, Dixon nói. Đây cũng là quan điểm của Richard Jardine, một nhà
nghiên cứu cơ địa chất tại trường Imperial College
Nếu kĩ thuật trên có thể được xác minh, thì Dixon hi London. “Nguy cơ cao nhất là những vùng đóng băng
vọng kĩ thuật có thể chuyển giao cho các nước đang vĩnh cửu đang suy biến”. Tác động có thể là lớn nhất ở
phát triển, đặc biệt là những vùng nhiệt đới, nơi mưa những vùng núi cao – Alps, Andes, Hamalaya… -
rào và hoạt động động đất có thể làm cho các bờ dốc hoặc ở những vùng có nền đất đá yếu, thí dụ một số
có nguy cơ trượt lở. Dixon phác họa một phiên bản vùng thuộc Siberia, Alaska hay Canada. Và nguy cơ
đơn giản hóa của hệ thống trên trong đó các bộ vi cảm cũng xuất hiện ở những vùng ấm áp, nơi có các bờ dốc
biến âm thanh được nối với một hệ thống cảnh báo đứng và mưa rào thường xuyên như Trung Mĩ, Brazil,
nghe được thay vì một mạng lưới truyền thông điện tử. hay Trung Quốc”, ông nói.

Ed Phillips, phát ngôn viên của Practical Action, tổ Nguồn: physicsworld.com


chức nhân đạo xúc tiến công nghệ cho thế giới đang Tác giả: James Dacey
phát triển, đánh giá cao phát triển trên. Ông cho rằng Ngày: 05/11/2010
con người ở thế giới đang phát triển thường có nguy

LHC cho dừng proton và chuyển


sang pha hoạt động mới
Sau 7 tháng va chạm proton thành công ở mức 7 TeV
trong Máy Va chạm Hadron Lớn (LHC), các nhà
nghiên cứu tại CERN hiện đang cơ cấu lại cỗ máy nổi
tiếng của họ để cho va chạm các hạt nhân chì trong vài
ngày sắp tới. Va chạm giữa các hạt nặng này sẽ tạo ra
những nhiệt độ và mật độ cao nhất từng ghi nhận trên
Trái đất, tái hiện những thời khắc vũ trụ sơ khai sau
Big Bang.

“Việc này cho thấy mục tiêu mà chúng tôi tự đặt ra


trong năm nay đã thành hiện thực, nhưng vẫn khó
nuốt, và thật là phấn khối khi thấy cỗ máy đạt tới tiến
độ với phong cách tuyệt vời như thế”, phát biểu của Thí nghiệm ALICE tại CERN. (Ảnh: CERN PhotoLab)
Rolf Heuer, tổng giám đốc CERN.

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 17


Việc thay đổi đường dẫn chùm hạt đánh dấu sự bắt độ lớn so với kỉ lục trước đây lập bởi Máy Va chạm
đầu của những chương trình vật lí chính cho máy dò Ion Nặng Tương đối tính (RHIC) tại Phòng thí nghiệm
hạt ALICE, thiết bị được thiết kế đặc biệt để theo vết quốc gia Brookhaven ở Mĩ.
số lượng lớn các hạt sinh ra. Nó có thể phát hiện tới
15.000 hạt trong mỗi sự kiện, cái có thể tạo ra từ sự va “Tại LHC, chúng ta sẽ tiếp tục cuộc hành trình đã khởi
chạm của các hạt nhân chì xảy ra trong tâm của máy đầu cho CERN hồi năm 1994, hành trình đó nhất định
dò. Những nhiệt độ cực cao tại các điểm va chạm sẽ mở ra một cánh cửa số mới nhìn sang hành trạng cơ
làm cho các proton và neutron bị phá vỡ thành một bản của vật chất và đặc biệt là vai trò của tương tác
món súp đặc gồm các hạt hạ nguyên tử gọi là plasma mạnh”, phát biểu của Jurgen Schukraft, phát ngôn viên
quark-gluon, một điều kiện được cho là đã tồn tại của thí nghiệm ALICE.
không bao lâu sau Big Bang.
Nếu mọi thứ diễn ra suôn sẻ như kế hoạch, thì LHC sẽ
Một trong những mục tiêu khoa học chính của ALICE bắt đầu cho quay tròn các chùm ion chì vào cuối tuần
là mô tả đặc trưng plasma quark-gluon này trong một này trước khi các kĩ sư CERN bỏ ra một tuần điều
nỗ lực nhằm làm sáng tỏ bản chất của lực mạnh, một chỉnh các đường dẫn chùm hạt nhằm chuẩn bị cho
trong bốn lực cơ bản trong tự nhiên. Mặc dù là nguyên chương trình khoa học trên. Sau đó, các nhà sẽ ghi
nhân cho 98% khối lượng trong vũ trụ, nhưng lực nhận dữ liệu cho tới ngày 6 tháng 12, khi ấy CERN sẽ
mạnh vẫn là lực được người ta hiểu biết nghèo nàn cho ngừng cỗ máy để bảo dưỡng và nghỉ Giáng sinh.
nhất. “Đợt nghỉ này sẽ cho chúng tôi có nhiều thời gian”,
Evans nói. “Ở những mức năng lượng này, các va
“Chúng tôi sẽ tạo ra những nhiệt độ và mật độ cao chạm chì sẽ tạo ra nhiều dữ liệu hơn trong một tháng
nhất từng tạo ra trong một thí nghiệm trong những vụ so với các va chạm proton có thể tạo ra trong một
nổ Big Bang mini như thế này”, phát biểu của David năm”.
Evans, lãnh đạo đội khoa học Anh tại thí nghiệm
ALICE thuộc CERN. “Mặc dù những quả cầu lửa nhỏ Hoạt động của LHC sẽ bắt đầu trở lại với các proton
xíu ấy sẽ chỉ tồn tại trong một thời khắc mong manh vào tháng 2 tới và nghiên cứu vật lí sẽ tiếp tục xuyên
(chưa tới một phần nghìn tỉ của một phần nghìn tỉ của suốt trong năm 2011.
giây), nhưng nhiệt độ sẽ đạt tới hươn 10 nghìn tỉ độ,
nóng hơn một triệu lần so với lõi của Mặt trời”. Nguồn: physicsworld.com
Tác giả: James Dacey
Các đường dẫn chùm hạt LHC sẽ chạy ở mức 3,5 Ngày: 04/11/2010
TeV/proton, tạo ra nhiệt độ và mật độ lớn hơn một bậc

Tạo ra plasma lỗ đen trong phòng


thí nghiệm
Các lỗ đen thật phàm ăn: Chúng nuốt chửng lấy những
lượng lớn vật chất từ những đám mây khí hay các ngôi
sao trong vùng láng giềng của chúng. Khi “thức ăn”
chuyển động xoắn ốc mỗi lúc một nhanh hơn vào
trong cái miệng đen ngòm háu đói, nó mỗi lúc một
đậm đặc hơn, và nóng lên tới nhiệt độ nhiều triệu độ
Celsius. Trước khi vật chất cuối cùng biến mất, nó
phát ra các tia X cường độ mạnh bất thường vào trong
không gian. “Tiếng khóc cuối cùng” này phát sinh từ
sắt, một trong những nguyên tố chứa trong khối vật
chất này. Các nhà nghiên cứu tại Viện Vật lí hạt nhân
Max Planck ở Heidelberg, hợp tác với các đồng
nghiệp tại Helmholtz Zentrum Berlin, đã sử dụng Có rất nhiều chuyển động xoáy trong nạn nhân của một lỗ đen.
nguồn tia X synchrotron BESSY II để nghiên cứu cái Chính xác thì cái gì diễn ra ở đó? Ảnh: NASA/Dana Berry,
xảy ra trong quá trình này. SkyWorks Digital

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 18


Để tìm hiểu bản chất của các lỗ đen, cách tốt nhất là nghiệm diễn ra như sau: Một đám mây gồm những ion
quan sát chúng đang nuốt lấy vật chất. Chỗ thú vị nhất này, chỉ dài vài centi mét và mỏng cỡ một sợi tóc
là ngay trước khi vật chất biến mất phía sau chân trời người, được giữ lơ lửng trong một chân không cực cao
sự cố - tức là khoảng cách mà tại đó sức hút hấp dẫn với sự hỗ trợ của từ trường và điện trường. Tia X phát
của lỗ đen trở nên mạnh đến mức ngay cả ánh sáng ra từ synchrotron khi đó tác động lên đám mây này;
cũng không thể thoát ra ngoài. Quá trình xoáy này năng lượng photon của tia X được chọn lọc bằng một
phát ra các tia X, làm kích thích các nguyên tố hóa học “bộ lọc đơn sắc” với độ chính xác cực cao và hướng
đa dạng trong đám mây vật chất, khiến chúng phát ra lên trên các ion dưới dạng một chùm tia hội tụ, mỏng.
tia X của chúng với các vạch phổ (“màu”) đặc trưng.
Việc phân tích cách vạch phổ cung cấp thông tin về
mật độ, vận tốc và thành phần của các plasma ở gần
chân trời sự cố.

Trong quá trình này, sắt giữ một vai trò quan trọng.
Mặc dù nó không dồi dào trong vũ trụ như các nguyên
tố nhẹ hơn – chủ yếu là hydrogen và helium – nhưng
nó hấp thụ và phát xạ tia X tốt hơn nhiều. Do đó, các
photon phát ra cũng có năng lượng cao hơn, tương
ứng với bước sóng ngắn hơn (hay một “màu” khác),
so với photon phát ra của các nguyên tử nhẹ hơn.

Vì thế, chúng để lại những dấu vân tay rõ ràng trong


cầu vồng của bức xạ khuếch tán: trong quang phổ,
chúng tự biểu hiện dưới dạng những vạch phổ đậm.
Cái gọi là vạch alpha-K của sắt là dấu hiệu phổ khả Các nhà nghiên cứu sử dụng EBIT, bẫy ion chùm electron, để tái
dựng các quá trình trong phòng thí nghiệm giống như khi chúng
kiến cuối cùng của vật chất, “tiếng khóc cuối cùng”
xảy ra trong vật chất xung quanh các lỗ đen. Ảnh: MPI for
của nó, trước khi nó biến mất phía sau chân trời sự cố Nuclear Physics
của một lỗ đen, không bao giờ xuất hiện trở lại nữa.
Các vạch phổ đo được trong thí nghiệm này có thể so
Các tia X phát ra cũng bị hấp thụ khi chúng đi qua môi sánh trực tiếp và dễ dàng với các quan sát gần đây
trường xung quanh lỗ đen ở những khoảng cách lớn nhất thực hiện bởi các đài thiên văn tia X, như
hơn. Và ở đây, một lần nữa, sắt để lại dấu vân tay rõ Chandra và XMM-Newton. Hóa ra đa số các phương
ràng trong quang phổ. Bức xạ đó làm ion các nguyên pháp tính toán lí thuyết đã sử dụng không tiên đoán đủ
tử vài lần và cái gọi là sự quang ion hóa thường bóc ra chính xác vị trí các vạch phổ. Đây là một vấn đề lớn
hơn một nửa trong số 26 electron mà nguyên tử sắt cho các nhà thiên văn vật lí học, vì không biết chính
thường hay có. Sự ion hóa này tạo ra các ion với các xác bước sóng thì không xác định chính xác cái gọi là
trạng thái điện tích dương tương ứng với số electron bị hiệu ứng Doppler của những vạch phổ này.
bóc ra. Kết quả cuối cùng là các ion tích điện cao được
tạo ra không chỉ bởi sự va chạm, mà còn bởi bức xạ. Hiệu ứng Doppler mô tả sự thay đổi tần số (năng
lượng hay bước sóng) của ánh sáng phát ra là một hàm
Chính quá trình bóc thêm electron ra khỏi các ion tích của vận tốc của nguồn (các ion trong plasma). Bất kì
điện cao bởi các tia X tới như thế này là cái các nhà ai từng nghe tiếng còi của xe cứu thương chạy qua đều
nghiên cứu tại Viện Vật lí hạt nhân Max Planck vừa có kinh nghiệm về hiện tượng này: khi xe đang tiến lại
tái dựng được trong phòng thí nghiệm, với sự hợp tác gần thì tiếng còi nghe réo rắt; khi nó chạy ra thì tiếng
của các đồng nghiệp tại nguồn tia X synchrotron còi nghe trầm đi. Nếu tần số trong hệ đứng yên là đã
BESSY II. Trung tâm của thiết bị trên là một bẫy ion biết (lúc xe cứu thương đang dừng), thì việc đo độ cao
chùm electron EBIT do Viện Max-Planck thiết kế. của âm thanh có thể xác định vận tốc của nguồn –
Bên trong bẫy, các nguyên tử sắt được làm nóng lên trong thiên văn học, đây là plasma.
với sự hỗ trợ của chùm electron cường độ mạnh giống
như khi chúng ở sâu bên trong mặt trời hoặc, như Điều này khiến các nhà khoa học phải vắt óc suy nghĩ
trong trường hợp này, bên trong nạn nhân của một lỗ cách giải thích NGC 3783, một trong những nhân
đen. Dưới những điều kiện như vậy, sắt tồn tại, chẳng thiên hà hoạt động đã được nghiên cứu với thời gian
hạn, dưới dạng ion Fe14+ bị ion hóa đến 14 lần. Thí lâu nhất. Sai số về tần số trong hệ quy chiếu đứng yên
Bản tin Vật lý tháng 12/2010 19
được tính với sự hỗ trợ của các mô hình lí thuyết khác Sự kết hợp mới lại của một bẫy ion tích điện cao và
nhau dẫn tới những sai số lớn ở vận tốc suy luận ra các nguồn phát bức xạ synchrotron, vì thế, tiêu biểu
của plasma phát xạ mà các phát biểu đáng tin cậy về cho một bước tiến bộ quan trọng và một cách tiếp cận
các dòng plasma không còn phát huy tác dụng nữa. mới nhằm tìm hiểu cơ sở vật lí trong các plasma xung
quanh các lỗ đen hay các nhân thiên hà hoạt động. Các
Các phép đo thí nghiệm của các nhà nghiên cứu Max nhà nghiên cứu hi vọng sự kết hợp của quang phổ kế
Planck ở Heidelberg nay đã nhận ra một phương pháp EBIT và các nguồn tia X ngày một sáng hơn của thế
lí thuyết trong số vài phép tính mô phỏng mang lại hệ thứ ba (PETRA III tại DESY) và thứ tư (laser
những tiên đoán chính xác nhất. Họ còn thu được độ electron tự do XFEL, Hamburg/Đức LCLS, Stanford,
phân giải phổ cao nhất tính từ trước đến nay trong Mĩ; SCSS, Tsukuba, Nhật Bản) sẽ mang lại những
ngưỡng bước sóng này. Trước đây, người ta không thể thành quả mới cho lĩnh vực nghiên cứu này.
kiểm tra thực nghiệm các lí thuyết khác nhau trong
ngưỡng năng lượng này với độ chính xác cao như vậy. Nguồn: Max-Planck-Gesellschaft, PhysOrg.com
Ngày: 04/11/2010

Người ta đã biết trong gần 50 năm qua rằng graphite


Cứng hơn kim cương 17% khi chịu sự nén lạnh (áp suất cao ở nhiệt độ tùy ý) trải
Một thí nghiệm hồi năm 2003 đã tạo ra cái người ta tin qua một sự biến đổi không thể đảo ngược, và hồi năm
là một dạng mới của carbon, nhưng các kết quả vẫn 2003, các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Stanford
gây tranh cãi. Nay hai đội khoa học đã sử dụng các đã nén graphite trong một cái đe kim cương, đồng thời
phương tiện khác để nhận dạng một cấu trúc mạng ba thu được hệ vân nhiễu xạ tia X giúp họ nghiên cứu các
chiều gọi là “bct-carbon” mà theo họ có lẽ cấu trúc đó liên kết bên trong cấu trúc đó. Họ nhận thấy khi áp
đã hình thành hồi năm 2003. suất vượt quá 17 gigapascal (GPa) (170.000
atmosphere), thì các nguyên tử carbon bên trong
graphite mềm thông thường hình thành nên một chất
liệu đủ cứng để làm vỡ kim cương, nhưng cấu trúc của
nó thì vẫn chưa rõ.

Nay một đội khoa học đứng đầu là Hui-Tian Wang


thuộc trường Đại học Nankai ở Thiên Tân, Trung
Quốc, vừa chứng minh qua các mô phỏng trên máy
tính rằng loại carbon siêu cứng đó ít nhất thì có thể
gồm một phần bct-carbon, vì dạng này cần ít năng
lượng nhất để hình thành. Bct-carbon có cấu trúc lưng
chừng giữa các khối lập phương nguyên tử carbon của
kim cương và các tấm nguyên tử carbon liên kết với
nhau thành một mạng lưới hình lục giác của graphite.
Bct-carbon gồm các tấm chứa bốn vòng nguyên tử
carbon kết nối với nhau bằng những liên kết mạnh.

Đội khoa học đã nghiên cứu 15 cấu trúc có thể có và


nhận thấy bct-carbon trong suốt không những đòi hỏi
năng lượng để hình thành thấp hơn, mà suất căng của
nó còn lớn hơn suất căng của kim cương 17%. Nếu
các kết quả trên được xác nhận, thì điều này có nghĩa
Siêu ô bct-carbon nhìn theo các hướng [100]/[001] và [010], là người ta có thể chế tạo ra một chất liệu cứng hơn
đường chấm-gạch trong hình (b) chỉ ra cấu trúc vuông góc kiểu kim cương ở nhiệt độ bình thường.
graphene của bct-carbon. Ảnh: Xiang-Feng Zhou
Một nhóm nhà khoa học khác, bao gồm Renata
Wentzcovitch thuộc trường Đại học Minnesota và

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 20


Takashi Miyake ở Viện Khoa học Công nghiệp Tiên Tham khảo:
tiến và Công nghệ ở Nhật Bản, đi đến những kết luận
tương tự sớm hơn, vào đầu năm nay, nhưng bằng một -- Ab initio study of the formation of transparent
phương pháp khác. Nhóm này đã phân tích cấu trúc carbon under pressure, Phys. Rev. B 82, 134126
bct-carbon đã đề xuất, sử dụng các mô phỏng cơ lượng (2010) DOI:10.1103/PhysRevB.82.134126
tử. Họ nhận thấy bct-carbon bền hơn graphite ở áp
suất 18,6 GPa, và khi trộn lẫn với M-carbon thì nó sẽ -- Body-Centered Tetragonal C4: A Viable sp3 Carbon
tạo ra hệ vân nhiễu xạ tia X rất khớp với hệ vân tìm Allotrope, Phys. Rev. Lett. 104, 125504 (2010)
thấy hồi năm 2003. (M-carbon là một cấu trúc gồm DOI:10.1103/PhysRevLett.104.125504
các lớp carbon sắp thành vòng gồm 5 và 7 nguyên tử).
Nguồn: PhysOrg.com
Tác giả: Lin Edwards
Ngày: 08/11/2010

Hằng Nga 2 được phóng lên hôm 1 tháng 10 và 8 ngày


Trung Quốc công bố các ảnh chụp sau đó thì đi vào quỹ đạo. Nó sắp quay tròn lần đầu
mặt trăng tiên xung quanh mặt trăng ở cự li 100 km, và sau đó
thả xuống quỹ đạo cách bề mặt chị Hằng có 15 km.
Thứ hai vừa qua, Trung Quốc đã cho công bố các bức
ảnh chụp vùng Sinus Iridium của mặt trăng do phi
Các bức ảnh chụp vùng Sinus Iridium, còn gọi là Vịnh
thuyền thám hiểm mặt trăng của họ thực hiện. Khu
Cầu vồng, cho thấy bề mặt “khá phẳng” với các miệng
vực trên là nơi tiếp cận lần đầu tiên của nước này đối
hố và đá tảng có kích thước khác nhau. Hố lớn nhất có
với bề mặt chị Hằng, đánh dấu sự thành công của sứ
đường kính 2km.
mệnh lịch sử của họ.
Vịnh Cầu vồng hình thành bởi một vụ va chạm lớn
xảy ra hàng tỉ năm về trước, và được xem là một trong
những thắng cảnh đẹp nhất của mặt trăng.

Hằng Nga 2 sẽ thực hiện các thử nghiệm đa dạng


trong khoảng thời gian 6 tháng nhằm chuẩn bị cho đợt
phóng như trông đợi vào năm 2013 của Hằng Nga 3,
phi thuyền phía Trung Quốc hi vọng sẽ là phi thuyền
không người lái đầu tiên của họ hạ cánh lên mặt trăng.

Chương trình Hằng Nga được xem là một nỗ lực nhằm


đưa chương trình thám hiểm vũ trụ của Trung Quốc
lên sánh ngang tầm với Mĩ và Nga.

Tên lửa Trường Chinh 3C mang phi thuyền Hằng Nga 2, đang Phi thuyền mặt trăng đầu tiên của họ, phóng lên hồi
rời bệ phóng ở trung tâm phóng tàu vũ trụ ở tỉnh Tứ Xuyên, hôm tháng 10 năm 2007, đã ở trên quỹ đạo được 16 tháng.
01/10/2010.
Bắc Kinh hi vọng mang một mẫu đá mặt trăng về trái
Ban quản lí chương trình vũ trụ Trung Quốc cho biết, đất vào năm 2017, với một sứ mệnh có người lái dự
các bức ảnh chụp bề mặt chị Hằng, do thủ tướng Ôn kiến khoảng năm 2020.
Gia Bảo giới thiệu, do phi thuyền không người lái
Hằng Nga 2 chụp hồi cuối tháng trước. Nguồn: AFP, PhysOrg.com
Ngày: 08/11/2010

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 21


Một trong những điều thú vị nhất về đá tìm thấy ở
Phát hiện hai loại đá mặt trăng phía bên kia mặt trăng là nó chứa khoáng chất
mới magnesium spinel, chất trước đây chưa hề thấy trên
mặt trăng. Trên trái đất, một lượng lớn khoáng chất
Nhiều người trong chúng ta nghĩ rằng thiên thể ở gần
spinel này được xem là đá quý. Theo Universe Today,
chúng ta nhất chẳng có bao nhiêu bí ẩn để mà khám
loại đá mặt trăng mới tập trung ở một khu vực đồng
phá. Tuy nhiên, mỗi ngày trôi qua chúng ta vẫn đang
thời thiếu vắng các khoáng chất mà các nhà khoa học
tìm ra nhiều cái mới về mặt trăng. Khám phá mới nhất
muốn tìm thấy trên mặt trăng. Việc khám phá ra loại
là hai loại đá mặt trăng trước đây chưa từng trông thấy.
đá kì lạ này có thể làm thay đổi cái nhìn của chúng ta
Lần gần đây nhất các nhà khoa học nhận dạng ra một
về mặt trăng, theo lời tiến sĩ Carle Pieters, nhà khoa
loại đá mặt trăng khác, đó là vào thập niên 1970. Một
học đã nhận dạng ra loại đá trên.
trong hai loại đá mặt trăng mới được tìm thấy ở phía
bên kia của mặt trăng, và loại còn lại thì tìm thấy ở
Có lẽ chẳng có gì bất ngờ đối với một số người khi mà
phía bên này – phía đối diện với trái đất.
một loại đá mặt trăng mới được phát hiện ra ở phía
bên kia của mặt trăng. Nhưng loại đá thứ hai được tìm
thấy ở phía bên này của mặt trăng. Nhà khoa học nhận
dạng ra loại đá mặt trăng mới ở phía bên này chị
Hằng, tiến sĩ Jessica Sunshine, đã biết tới khám phá
của nhóm Pieters. Tuy nhiên, khi Sunshine khảo sát
một mẫu đá ở khu vực “lớp bao đen” (các trầm tích
dung nham trong hoạt động địa chất trước đây của mặt
trăng), bà phát hiện thấy nó có chứa chrome.

Rõ ràng, cái chúng ta nghĩ mình đã biết về mặt trăng,


đá mặt trăng và sự hình thành mặt trăng, vẫn có những
bí ẩn để tìm hiểu.

Tham khảo: Nancy Atkinson, "Two New Kinds of


Moon Rocks Found," Universe Today (November 4,
2010). Available online: http://www.univers … rocks-
found/

Nguồn: PhysOrg.com
Tác giả: Miranda Marquit
Ảnh: Wikipedia Ngày: 09/11/2010

Kính thiên văn vũ trụ James Webb


phải chờ đến 2015
Một bản báo cáo mới của NASA cho biết việc thay thế
Kính thiên văn vũ trụ Hubble một lần nữa lại bội chi
ngân sách – lần này là vượt mức 1,5 tỉ đô la.

Một nghiên cứu nội bộ cho biết sẽ tốn khoảng 6,5 tỉ đô


la để phóng và điều hành Kính thiên văn vũ trụ James
Webb. Chi phí cho chiếc kính thiên văn này đã tăng
vọt từ 3,5 tỉ lên 5 tỉ đô la.

Kính thiên văn vũ trụ Hubble. Ảnh: NASA

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 22


Khi chiếc kính thiên văn này lần đầu tiên được công Theo đó, ngày phóng phi thuyền sớm nhất sẽ vào
bố cách đây hơn 12 năm, người ta nghĩ rằng nó sẽ tháng 9 năm 2015.
được phóng lên vào năm 2007. Nhưng thời điểm đó
cuối cùng bị hoãn lại đến năm 2014. Bản báo cáo mới Nguồn: PhysOrg.com
được giải trình theo yêu cầu của Thượng viện Mĩ. Ngày: 10/11/2010

LHC, được thiết kế để cho các proton va chạm vào


LHC đã trông thấy những sự kiện nhau ở những năng lượng lên tới 14 TeV, sẽ tìm thấy
ZZ đầu tiên hạt boson hay lảng tránh này – giả sử rằng hạt Higgs
thật sự tồn tại.
Máy Va chạm Hadron Lớn (LHC) tại CERN ở Geneva
đã tạo ra cặp boson Z đầu tiên của nó, theo dữ liệu Bằng chứng cho hạt Higgs sẽ không xuất hiện trong
mới công bố của chương trình hợp tác Compact Muon một quan sát đơn lẻ. Thay vào đó, các nhà vật lí phải
Solenoid (CMS). Việc trông thấy cặp đôi đầu tiên này tích lũy dữ liệu liên quan đến sự phân bố năng lượng
là một bước quan trọng trong công cuộc săn lùng của các hạt mà hạt Higgs phân hủy thành. Một trong
boson Higgs của cỗ máy va chạm hạt lớn nhất thế giới, những dấu hiệu phân hủy như vậy là sự biến đổi boson
vì việc sản sinh và phân tích nhiều sự kiện như vậy có Higgs thành hai boson Z – một trong các hạt trung
thể mang lại những dấu hiệu thiết yếu của các hạt chuyển lực hạt nhân yếu. Boson Z sau đó phân hủy
Higgs vốn hay lảng tránh trong các thí nghiệm. thành các cặp hạt nặng tích điện gọi là muon, chúng để
lại một vết tích không thể nhầm lẫn trong một máy dò
hạt kiểu như CMS.

Nhiều tầng cảm biến hạt

Nay sự kiện đầu tiên như vậy tại LHC đã được trông
thấy bởi CMS – một trong hai cỗ máy dò hạt khổng lồ,
đa mục đích, của cỗ máy va chạm lớn nhất thế giới.
CMS gồm các lớp máy cảm biến hạt xếp đồng tâm,
đặt bên trong và vòng quanh vòng ống của một nam
châm siêu dẫn 4 Tesla. Bất kì boson Z nào sinh ra bởi
các va chạm proton-proton tại tâm của ống với thời
gian sống ngắn ngủi đều được phát hiện bởi hệ thống
thiết bị bao xung quanh. Tuy nhiên, các muon tồn tại
đủ lâu để đi khỏi điểm va chạm và truyền xuyên qua
tất cả các bộ cảm biến bên trong. Sau đó, chúng
chuyển động qua một số lớp chứa đầy chất khí, để lại
vết tích của chúng qua sự ion hóa chất khí này. Các
hạt tích điện đang chuyển động bị bẻ cong bởi một từ
trường, nên từ độ cong của quỹ đạo của các muon,
người ta tính ra được xung lượng của chúng.
Mặt cắt của máy dò hạt CMS, với vết tích của bốn muon, những
hạt duy nhất rời khỏi phần trong máy dò. Ba trong số bốn vết đi
xuyên qua một số hoặc toàn bộ các bộ cảm biến chứa đầy chất Dữ liệu CMS, thu được trong những giờ đầu tiên sáng
khí, ở phía ngày của máy dò (màu đỏ trên hình), trong khi vết còn ngày 24 tháng 9, tiết lộ rõ ràng vết tích của bốn muon
lại được nhận ra bởi một bộ cảm biến đặt tại một đầu của CMS. (xem hình). Và khối lượng của những muon này,
Xung lượng rất cao của các muon được thể hiện bởi đường đi nhóm lại thành hai cặp, mang lại các giá trị cho khối
gần như thẳng của các vết của chúng. (Ảnh: CMS)
lượng của hạt Z vừa vặn trên 92 GeV, một con số rất
gần với khối lượng Z đã biết. Thành viên nhóm hợp
Được tin là cái mang lại khối lượng cho mọi hạt khác,
tác CMS, Tommaso Dorigo thuộc trường Đại học
boson Higgs là mảnh cuối cùng còn thiếu của Mô hình
Padova ở Italy, bày tỏ sự vui mừng trước kết quả trên,
Chuẩn của ngành vật lí hạt cơ bản. Người ta kì vọng

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 23


ông mô tả nó trên blog của ông là “đẹp tuyệt vời, hay Không tranh cãi, chờ tích lũy thêm dữ liệu
còn hơn thế nữa”.
Như vậy, Dorigo bất đắc dĩ phải suy xét khi nào thì
Không cần hạt Higgs chúng ta, ông và cộng sự của ông, cuối cùng có thể
tóm được “thủ phạm” Higgs. Nhưng với những lời rất
Nhưng Dorigo cho biết kết quả này không mang lại dè dặt, ông nói khoảng chừng 100 cặp Z là cần thiết,
bằng chứng rằng boson Higgs tồn tại. Ông cho biết con số mà theo ông có nghĩa là khoảng bằng 100 lần
các cặp boson Z có thể sinh ra gián tiếp bởi các va lượng dữ liệu va chạm đã thu thập từ trước đến nay.
chạm proton và không cần sự sinh ra tức thời của hạt Giá trị này gấp khoảng năm lần lượng dữ liệu tích lũy
Higgs. Thật vậy, ông nói, đây có khả năng là phản ứng được trước khi cỗ máy va chạm tạm dừng hoạt động
đã xảy ra trong trường hợp này. Muốn chứng tỏ boson để nâng cấp lên mức năng lượng trọn vẹn vào cuối
Higgs tồn tại sẽ phải quan sát nhiều cặp ZZ như vậy năm 2011, nghĩa là bằng chứng có sức thuyết phục của
và sau đó vẽ đồ thị phân bố khối lượng của các cặp. một sự phân hủy Higgs thành các cặp Z trước thời
Nếu các cặp chỉ sinh ra trong phản ứng trực tiếp thì sự điểm đó là không có khả năng (mặc dù những dấu
phân bố này sẽ khá phẳng, còn nếu boson Higgs có hiệu phân hủy khác có thể cho phép khám phá với ít
liên quan thì sự phân bố sẽ có một cực đại tại một giá dữ liệu hơn).
trị đặc biệt nào đó – tức khối lượng của hạt Higgs.
Tuy nhiên, thành viên đội ATLAS, Andy Parker thuộc
Việc dự đoán xem cần bao nhiêu dữ liệu để chứng tỏ trường Đại học Cambridge, cho biết máy gia tốc hạt
rằng cực đại này có tồn tại, và do đó là việc dự đoán Tevatron của Fermilab có thể có thời gian hoạt động
xem cỗ máy nên chạy trong bao lâu trước khi tìm ra kéo dài đến năm 2014, điều đó có thể khiến CERN
boson Higgs, là thật khó khăn vì tỉ lệ sự kiện ZZ thu hoãn nâng cấp trong một năm. Ông nói bất kì quyết
được từ sự phân hủy của hạt Higgs phụ thuộc vào khối định nào về việc kéo dài thời gian hoạt động hiện nay
lượng của hạt Higgs, trong khi thông số này chưa cũng sẽ tùy thuộc vào việc cỗ máy gia tốc hoạt động
được làm rõ từ lí thuyết. Ở trên khoảng 180 GeV – êm xuôi như thế nào trong năm tới, nhưng ông tin rằng
khối lượng kết hợp của hai hạt Z – các hạt Higgs có “năm nay đã rất thuận buồm xuôi gió rồi” và rằng
thể dần dần phân hủy thành một cặp Z nhưng ở khối CERN “có thể vẫn quyết định cho [LHC] chạy trong
lượng thấp hơn, có khả năng nó sẽ phân hủy thành năm 2012”. Dù sao đi nữa, ông nói, kết quả CMS mới
những hạt khác chẳng dễ gì phát hiện ra. nhất cho thấy các thí nghiệm của LHC “giờ đã có đủ
dữ liệu để bắt đầu tìm kiếm boson Higgs một cách
“Với một khối lượng Higgs cho trước, chúng ta biết có nghiêm túc”.
bao nhiêu cặp Z, và do đó có bao nhiêu bộ tứ muon,
mà chúng ta nên tạo ra”, Dorigo nó. “Nhưng vì chúng Nguồn: physicsworld.com
ta không biết khối lượng đó là bao nhiêu, cho nên tỉ lệ Tác giả: Edwin Cartlidge
sự kiện muon do Higgs gây ra có thể thấp hơn một Ngày: 11/11/2010
phần mười hoặc cao cỡ vài phần mười”.

đó. Tính đến nay, các nhà khoa học vật liệu đã thành
Sức bền của graphene nằm ở chỗ công trong việc khâu vá các tấm graphene lại với
khiếm khuyết của nó nhau, tạo thành những tấm đủ lớn để nghiên cứu các
ứng dụng có thể có. Giống như khi chắp vá các mảnh
Trên website của Giải thường Nobel có hình minh họa
vải với nhau có thể tạo ra sự yếu ớt, mảnh mai, nơi
một con mèo nằm trên chiếc võng bằng graphene. Mặc
từng miếng một giao nhau, các khiếm khuyết có thể
dù chỉ là tưởng tượng, nhưng hình ảnh trên mang lại
làm yếu đi “đường ranh giới” nơi các tấm graphene
sức thu hút đối với graphene, chất liệu có bề dày đúng
gặp nhau – ít nhất đó là cái mà các kĩ sư đã nghĩ tới.
một nguyên tử, là chất liệu mỏng nhất và bền nhất
từng được tạo ra từ trước đến nay.
Nhưng nay các kĩ sư tại trường Đại học Brown và Đại
học Texas–Austin vừa phát hiện thấy đường ranh giới
Một trở lại lớn đối với việc hiện thực hóa các tiềm
đó không làm tổn hại đối với sức bền của chất liệu
năng của graphene nằm ở chỗ chế tạo ra một bề mặt
mang danh thần kì này. Thật ra, đường ranh giới đó
đủ lớn để “à ơi” chú mèo lí thuyết đang ngủ ngon lành

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 24


bền đến mức các tấm graphene chắp vá hầu như bền ảnh hưởng đến sức bền tổng thể của chất liệu. Theo
như graphene nguyên tấm. Theo bài báo do các nhà như họ tường thuật, sự định hướng tối ưu mang lại các
khoa học trên cho công bố trên tạp chí Science, vấn đề tấm bền nhất là 28,7 độ đối với các tấm kiểu ghế bành,
nằm ở chỗ các góc mà tại đó từng tấm graphene được và 21,7 độ đối với các tấm có diện mạo zigzag. Đây
khâu lại với nhau. được xem là các đường ranh giới góc lớn.

“Khi có nhiều chỗ khiếm khuyết, bạn nghĩ sức bền sẽ


bị ảnh hưởng”, theo lời Vivek Shenoy, giáo sư kĩ thuật
và là tác giả của bài báo trên, “nhưng ở đây xảy ra vấn
đề ngược lại”.

Kết quả trên có thể thúc đẩy sự phát triển các tấm
graphene lớn hơn dùng trong điện tử học, quang học
và các ngành công nghiệp khác.

Graphene là một bề mặt hai chiều gồm các nguyên tử


carbon liên kết mạnh với nhau theo một trật tự gần
như không có sai sót. Đơn vị cơ sở của mạng tinh thể
này gồm sáu nguyên tử carbon liên kết hóa học với
nhau. Khi một tấm graphene nối kết với một tấm
graphene khác, một số trong những lục giác sáu-
Các kĩ sư nghĩ rằng các tấm graphene ghép lại sẽ bị yếu tại đường
carbon này trở thành liên kết bảy-carbon. Chỗ các tiếp xúc. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, nơi hai tấm
hình bảy cạnh xuất hiện được gọi là “các liên kết tới graphene liên kết với nhau có thể bền như graphene nguyên tấm.
hạn”. Vivek Shenoy, cùng chàng sinh viên Rassin Grantab, đang minh
họa các hình bảy cạnh carbon đánh dấu các đường ranh giới này.
Các liên kết tới hạn, nằm dọc theo đường ranh giới, Ảnh: Mike Cohea/Đại học Brown
được xem là các liên kết trong chất liệu. Nhưng khi
Shenoy và Rassin Grantab, một sinh viên năm thứ 5, Các đường ranh giới góc lớn thì bền hơn do các liên
phân tích xem có bao nhiêu sức bền bị tổn thất tại kết trong hình bảy cạnh có chiều dài liên kết ngắn hơn
đường ranh giới, họ đi đến kết quả có phần không so với các liên kết xuất hiện tự nhiên ở graphene. Điều
giống như vậy. đó có nghĩa là ở các đường ranh giới góc lớn, các liên
kết trong hình bảy cạnh bị cong ít hơn, giúp giải thích
“Hóa ra, trong một số trường hợp, các đường ranh giới tại sao chất liệu hầu như bền như graphene nguyên
này bền như graphene nguyên tấm vậy”, Shenoy nói. tấm, bất chấp các khiếm khuyết.

Các kĩ sư đã bắt tay vào tìm hiểu nguyên do. Sử dụng Nguồn: Đại học Brown, PhysOrg.com
các phép tính nguyên tử học, họ phát hiện thấy độ Ngày: 11/11/2010
nghiêng góc nơi các tấm gặp nhau – đường ranh giới -

tố môi trường khác đã bác bỏ các cơ hội cho hoạt động


Tìm kiếm sự sống trên sao Hỏa vi sinh ở trên hoặc ở gần lớp mặt của Hỏa tinh. Giả
Những nỗ lực đầu tiên và duy nhất nhằm tìm kiếm sự định này – chủ yếu dựa trên chỗ các thiết bị Viking
sống trên Hỏa tinh là các sứ mệnh Viking phóng lên từ không phát hiện ra các hợp chất hữu cơ là dấu hiệu
năm 1975. Nay các nhà khoa học đang đề xuất thập xác nhận của sự sống sao Hỏa – đã được củng cố thêm
niên mới thám hiểm rô bôt đối với hành tinh đỏ, đưa bởi từng sứ mệnh một sau đó, kể từ những ngày đầu
việc tìm kiếm sự sống lên mức ưu tiên cao nhất. tiên ấy.

Sau các sứ mệnh Viking, sự nhất trí chung trong giới Phòng thí nghiệm Khoa học Hỏa tinh, dự kiến phóng
khoa học là sự lạnh lẽo, bức xạ, sự khô cằn và các yếu lên vào năm 2011, được thiết kế chuyên dụng để tìm
kiếm bằng chứng rằng môi trường Hỏa tinh đã từng có
Bản tin Vật lý tháng 12/2010 25
khả năng dung dưỡng sự sống trên hành tinh đỏ. Tuy nóng các mẫu nghiên cứu của nó, cho nên nó có thể
nhiên, một số nhà khoa học cho rằng chiến lược thám gây ra một phản ứng hóa học giữa perchlorate và bất
hiểm sao Hỏa như thế nên tập trung vào tìm kiếm bản kì chất hữu cơ nào khác có mặt, do đó, làm phá hủy
thân sự sống – sự sống “hiện hành” hoặc đang hoạt các chất hữu cơ đó.
động ngày nay, hoặc đang ngủ yên nhưng vẫn còn
sống. Sự phát hiện trong thời gian gần đây về khí methane
trên sao Hỏa còn làm hồi sinh khả năng có sự sống
trong quá khứ hoặc sự sống thậm chí đang hiện hữu
ngay bên dưới lớp bề mặt, vì sự sống là một trong
những thủ phạm chủ yếu sinh ra methane trên Trái đất.

Sao Hỏa có thể khắc nghiệt đối với sự sống, nhưng


hãy nhớ rằng có vô số mẫu sinh vật sống vẫn tồn tại
trong những môi trường cực độ trên Trái đất. Chẳng
hạn, người ta đã phát hiện thấy các vi sinh vật trong
những lớp đất khô cằn, lạnh lẽo của các Thung lũng
Khô cằn Nam Cực. Những lớp đất này xếp thành một
lớp khô đóng băng vĩnh cửu chồng lên trên nền băng,
một cấu trúc tương tự như một số mảng đất trên sao
Hỏa. Các lớp băng giàu bụi bặm trong các sông băng
bắt giữ các màng nước mỏng và bụi khoáng chất có
thể đóng vai trò là cơ sở cho sự sống trên Trái đất, và
các lớp giống như vậy đã được trông thấy tại các lớp
trầm tích ở cực bắc của sao Hỏa.

Vi khuẩn thậm chí còn sống được trong các bọng


muối trong sa mạc Atacama siêu khô cằn ở Chile, nơi
Sứ mệnh Phoenix đào xới vào đất sao Hỏa để xem cái gì ẩn giấu thường được mô tả là tương tự như đất trên sao Hỏa.
ngay bên dưới lớp bề mặt. Mẫu vật thu từ con rãnh này đã được
phân tích bởi thiết bị Wet Chemistry Laboratory, một bộ phận
của Hệ thống phân tích Hiển vi, Điện hóa,và Độ dẫn của Phoenix
(MECA). Ảnh: NASA/JPL-Caltech/Đại học Arizona/Đại học
Texas A&M

“Đối với loài người, chẳng có nhiệm vụ nào quan


trọng và sâu sắc hơn việc kiểm tra xem chúng ta có
đơn độc trong vũ trụ hay không, và Hỏa tinh phải là
nơi đầu tiên để mà khảo sát, vì nó nằm ngay trước mắt
chúng ta”, phát biểu của nhà sinh vật học vũ trụ
Alberto Fairen tại viện SETI và Trung tâm Nghiên
cứu Ames NASA. “Việc tìm kiếm sự sống trên sao
Hỏa sẽ là thành tựu khoa học quan trọng nhất của thế
kỉ này”.

Các thiết bị hạ cánh Viking đã phát hiện ra các phân tử


hữu cơ như methyl chloride và dichloromethane,
nhưng những chất này đã bị bác bỏ vì bị nhiễm từ địa Một số nghiên cứu cho rằng những vùng đất thấp ở bán cầu bắc
của sao Hỏa đã từng có nước bao phủ. Một đường bờ biển khả dĩ
cầu – tức là, các chất lỏng làm sạch dùng khi chuẩn bị ở gần ngọn núi lửa khổng lồ Olympus đã được chụp ảnh chi tiết
phi thuyền trong lúc nó vẫn còn trên Trái đất. bởi phi thuyền Viking và bởi Camera Tàu quỹ đạo Hỏa tinh. Ảnh:
NASA
Thiết bị hạ cánh Phoenix đã phát hiện ra magnesium
perchlorate có trong đất, chất có thể phân hủy các chất Những nơi tương tự này của sao Hỏa trên Trái đất cho
thải hữu cơ. Khám phá này đã khiến các nhà khoa học thấy có một vài khu vực tương đối ít ỏi trên sao Hỏa
suy nghĩ lại về các giả thuyết Viking. Vì Viking làm có thể dung dưỡng cho sự sống: nền đất phủ băng vĩnh

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 26


cửu, các lớp trầm tích băng to lớn, và những bọng Một sứ mệnh nhắm tới tìm kiếm sự sống đang hiện
muối nhất định. hữu cũng thật lí tưởng cho việc tìm thấy bất kì sự sống
nào đã tuyệt diệt, vì các sinh vật chết có khả năng sẽ
“Các tàu khảo sát đã được gửi đến những vùng đất được tìm thấy ở chính những nơi các sinh vật sống
thuộc sao Hỏa, nơi nền đất đóng băng vĩnh cửu là phổ được tìm thấy. Vì vi khuẩn đất ở Sa mạc Atacama
biến – đây là trường hợp của Phoenix, trên các vùng phân tán theo một kiểu thưa thớt, nên bất kì sứ mệnh
đồng bằng phía bắc”, Fairen nói. “Những môi trường mới nào nhằm tìm kiếm sự sống trên sao Hỏa cũng
khác, thí dụ như hàng trăm khối trầm tích vùng của nên mang theo một xe thám hiểm. Các thiết bị hạ cánh
muối chloride, đã được phát hiện ra rất gần đây, chỉ cũng được dùng để thu gom mẫu mang về, nếu như
mới ba năm thôi, và phân tán tren các cao nguyên cổ mọi thứ diễn ra suôn sẻ.
phía nam. Trong mọi trường hợp, đã chẳng có nỗ lực
nào nhằm phân tích bất kì môi trường nào trong số này
với các thiết bị sinh học hiện đại để tìm kiếm sự sống,
dù là đang hiện hữu hay đã tuyệt diệt”.

Fairen và các đồng nghiệp của ông đề xuất một chiến


lược mới cho thập niên tiếp theo của chương trình
nghiên cứu qua rô bôt đối với sao Hỏa, trong đó việc
tìm kiếm sự sống đang hiện hữu là có tính ưu tiên cao
nhất.

Chúng tôi kêu gọi một kiến trúc dài hạn của Chương
trình Thám hiểm sao Hỏa tổ chức theo ba mục tiêu
chính với mức độ ưu tiên như sau: tìm kiếm sự sống
hiện hữu, tìm kiếm sự sống trong quá khứ, và thu gom
mẫu vật mang về”, Fairen nói.

Các nhà nghiên cứu hình dung ra các con tàu thám
hiểm nhắm tới những nơi mà sự sống có thể được tìm
So sánh Phòng thí nghiệm Khoa học sao Hỏa (MSL) và Xe Thám
thấy, và mang theo các thiết bị có thể cung cấp bằng hiểm sao Hỏa. Xe thám hiểm MSL có chiều dài gấp đôi (khoảng
chứng không thể chối cãi – thí dụ như các vi khuẩn 2,8m) và nặng gấp bốn lần xe thám hiểm Spirit và Opportunity.
thật sự - cho sự có mặt hoặc không có mặt của sự Ảnh: NASA
sống. Chẳng hạn, các sứ mệnh rô bôt tìm kiếm các bào
tử, sự sống ngủ đông hoặc các chất thải hữu cơ có thể “Công nghệ đã sẵn sàng rồi”, Fairen nói. “Chúng ta
khoan đào một vài yard xuống các lớp đất giàu băng chỉ cần một xung lực mới và nhiều tham vọng hơn”.
được che chắn khỏi mức độ bức xạ cao ở bề mặt và sử
dụng kính hiển vi để khảo sát các kết quả của chúng. Nguồn: Astrobio.net, PhysOrg.com
Tác giả: Charles Q. Choi
Ngày: 11/11/2010

cung cấp các manh mối quan trọng để trả lời những
Phản hydrogen bị bẫy tại CERN câu hỏi như tại sao có nhiều vật chất hơn phản vật chất
trong vũ trụ ngày nay.
Các nhà vật lí tại CERN ở Geneva lần đầu tiên vừa bắt
giữ và lưu trữ các nguyên tử phản vật chất trong một Phản hydrogen là phiên bản phản vật chất của nguyên
khoảng thời gian đủ lâu để nghiên cứu các tính chất tử hydrogen và gồm một positron – hay phản electron
của nó một cách chi tiết. Tại thí nghiệm ALPHA của – và một phản proton. Theo Mô hình Chuẩn của ngành
phòng thí nghiệm trên, đội khoa học đã làm chủ được Vật lí Hạt cơ bản, thì các mức năng lượng của phản
việc bắt giữ 38 nguyên tử phản hydrogen trong khoảng hydrogen sẽ giống hệt như của hydrogen. Bất kì sai
170 mili giây. Công việc tiếp theo cho các nhà nghiên lệch nào về phổ này cũng có thể giúp các nhà vật lí
cứu là đo phổ năng lượng của các nguyên tử đó, từ đó

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 27


nhận ra nền vật lí mới – và giải thích tại sao có nhiều thì các nguyên tử với chút ít động năng được giữ bởi
vật chất hơn là phản vật chất trong vũ trụ. một gradient từ trường.

Mặc dù việc tạo ra các positron và phản proton tương Khi đó, các nhà nghiên cứu ALPHA phát hiện ra các
đối dễ dàng, nhưng việc tại ra phản hydrogen thì khó nguyên tử trên bằng cách tắt bẫy điện từ đi và cho
khăn hơn nhiều. Dạng thức này của phản vật chất phản hydrogen tự do phân hủy với vật chất xung
không được tách li mãi cho đến năm 1995 – cũng quanh. Kết quả của quá trình này là tạo ra một vài hạt
trong các thí nghiệm tại CERN. Việc thu giữ nó trong tích điện trong đó có các pion, những hạt này được
thời gian đủ lâu để nghiên cứu một cách chi tiết còn phát hiện ra bởi một dải máy dò hạt đặt xung quanh
khó khăn hơn nữa. Nhưng với việc có thể bắt giữ các bẫy. Tóm lại, đội khoa học đã nhìn thấy 38 sự kiện
nguyên tử phản hydrogen trong thời gian 170 mịli phân hủy phù hợp với sự giải phóng phản hydrogen bị
giây, các thành viên của đội ALPHA, gồm các nhà bẫy trong thời gian 170 mili giây.
nghiên cứu đến từ 14 trường việc thuộc 7 quốc gia
khác nhau, nay đã có thể hướng tới nghiên cứu các Tìm kiếm sự vi phạm CPT
mức năng lượng nguyên tử của nó.
Bước tiếp theo cho các nhà nghiên cứu là sử dụng
phản hydrogen để nghiên cứu một phép biến đổi lượng
tử cơ bản gọi là hoạt động điện tích-chẵn lẻ-thời gian
(CPT). Khi áp dụng một biến đổi CPT cho một hệ vật
lí, thì xảy ra ba hiện tượng: mỗi hạt bị biến đổi thành
phản hạt của nó; mỗi tọa độ không gian bị phản xạ sao
cho trái trở thành phải, trên trở thành dưới và phía
trước trở thành phía sau; còn thời gian thì bị đảo
chiều.

Hiện nay không có bằng chứng thực nghiệm nào rằng


đối xứng CPT bị vi phạm, nhưng nó có thể biểu hiện
dưới dạng một sai lệch nhỏ trong tần số của các
chuyển tiếp nguyên tử nhất định ở các nguyên tử
Các điện cực bằng vàng của bẫy ALPHA nhúng trong buồng hydrogen và phản hydrogen. Việc khám phá ra một sự
chân không và cơ cấu đông lạnh. Đây là cái bẫy dùng để kết hợp vi phạm như vậy còn có thể giúp các nhà vật lí tìm
hay “hòa trộn” các positron và phản proton để tạo thành phản hiểu tại sao có nhiều vật chất hơn phản vật chất trong
hydrogen. (Ảnh: Niels Madsen ALPHA/Swansea)
vũ trụ.
Các đám mây va chạm
“Vì những nguyên nhân chưa ai hiểu rõ, tự nhiên đã
loại mất phản vật chất. Như vậy, điều rất đáng giá, và
Thí nghiệm bắt đầu với việc tạo ra một đám mây
có chút khó cưỡng lại được, là nhìn vào dụng cụ
positron và một đám mây phản proton. Các phản
ALPHA và biết rằng nó có chứa các nguyên tử phản
proton được tạo ra trong một máy gia tốc hạt bằng
vật chất bền, trung hòa điện”, lời của phát ngôn viên
cách cho các proton năng lượng cao lao vào một bia
ALPHA, Jeffrey Hangst thuộc trường Đại học Aarhus
mục tiêu cố định. Khi đó, các phản proton bị chậm lại
ở Đan Mạch. “Kết quả này truyền cảm hứng cho
và nguội đi dần dần trong một loạt vòng trữ và bẫy
chúng tôi làm việc cật lực hơn nữa để tìm hiểu xem
điện từ sắp nối tiếp nhau. Các positron được tạo ra bởi
phản vật chất giữ trong nó những bí ẩn gì”.
một nguồn phóng xạ và sau đó được thu gom và làm
nguội trong một cái bẫy đặc biệt.
Công trình công bố trên tạp chí Nature
doi:10.1038/nature09610.
Các đám mây được đưa vào một cái bẫy điện từ siêu
dẫn, trong đó chúng hòa trộn với nhau trong khoảng 1
Nguồn: physicsworld.com
giây để tạo ra phản hydrogen. Các positron và phản
Tác giả: Hamish Johnston
proton tích điện sau đó được đưa ra khỏi bẫy, để lại
Ngày: 17/11/2010
phía sau phản hydrogen trung hòa. Trong khi đa phần
phản hydrogen này chuyển động quá nhanh để bắt giữ,

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 28


lên bậc cao hơn" theo hướng ngược chiều kim đồng
Biến thông tin thành năng lượng hồ, trong khi nó dễ dàng "hạ xuống bậc thang thấp
hơn" theo hướng quay của kim đồng hồ.
Các định luật vật lý cho biết năng lượng có thể chuyển
từ dạng này sang dạng khác, nhưng không được sinh
ra từ thứ gì khác. Bạn sẽ luôn thu được một hệ có năng
lượng ít hơn lượng năng lượng mà bạn đã mang vào
hệ. Tuy nhiên, một thí nghiệm ở thang nano lấy cảm
hứng từ một nghịch lý đã có từ thế kỷ 19, dường như
phá vỡ quy tắc này. Nó cho biết, bạn có thể tạo ra
năng lượng từ thông tin!

Masaki Sano, một nhà vật lý làm việc tại đại học
Tokyo và các đồng sự đã chứng minh một hạt có thể
"leo trên một thang xoắn" mà không cần năng lượng
thêm vào để "đẩy" chúng. Thay vào đó, mỗi nấc thang
sẽ được thực hiện dựa trên thông tin về vị trí của hạt
tại thời điểm đó. Như vậy, theo phát biểu của Sano,
"thông tin đã được chuyển hóa thành năng lượng".

Ý tưởng tạo ra năng lượng từ thông tin được nhà vật lý


Scotland James Clerk Maxwell đề xuất trong thí
nghiệm tưởng tượng vi phạm Nguyên lý hai Nhiệt
động lực học. Giả sử có một căn phòng được ngăn đôi
bằng một cánh cửa cách nhiệt. Một con quỷ sẽ làm
nhiệm vụ gác cửa, chỉ cho phép các hạt chuyển động
nhanh hơn di chuyển qua cửa theo hướng từ ngăn trái
sang ngăn phải, trong khi các hạt chuyển động chậm
Khi quả bóng di chuyển lên bậc thang cao hơn, con
hơn di chuyển theo chiều ngược lại.
quỷ Mawxell sẽ ngăn không cho quả bóng quay trở
lại. Nguồn: Mabuchi Design Office/Yuki Akimoto
Kết quả là, ngăn bên phải sẽ ấm hơn do các hạt có vận
tốc cao hơn trung bình chung và ngăn bên trái sẽ trở
Nhờ vào tác dụng của nguồn điện, giọt có xu hướng
nên lạnh hơn. Như vậy, con quỷ đã tạo ra một sự
quay theo chiều kim đồng hồ. Tuy nhiên, tác động
chênh lệch nhiệt độ giữa hai ngăn mà không cần bất
ngẫu nhiên của môi trường xung quanh khiến cho đôi
cứ một nguồn năng lượng nào khác bổ sung vào hệ,
lúc, giọt quay theo chiều ngược lại. Khi đó, con quỷ
mà chỉ bằng thông tin về tốc độ của chúng. Điều này
của Mawxell phát huy "sức mạnh".
dường như vi phạm nguyên lý hai nhiệt động lực, cho
biết độ trật tự của một hệ thống luôn giảm đi, hay
entropy của hệ luôn tăng. Khi giọt ngẫu nhiên quay theo chiều ngược kim đồng
hồ, nhóm thí nghiệm nhanh chóng điều chỉnh nguồn
điện, tương đương với tác động của con quỷ vào cánh
Nghịch lý được kiểm chứng
cửa như trong thí nghiệm tưởng tượng mỗi khi có hạt
đủ "tiêu chuẩn" đi qua, cản trở giọt quay lại trạng thái
Để đưa ý tưởng này vào thí nghiệm thực tiễn, Sano và
quay cùng chiều kim đồng hồ thường gặp. Như vậy,
các đồng sự đã đặt một giọt polystyrene cỡ nano hình
giọt này đã "leo thang" mà không cần tác động trực
thon dài vào một dung dịch dùng làm môi trường của
tiếp nào.
thí nghiệm. Giọt này có thể quay theo chiều kim đồng
hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ. Khi đó, nhóm thí
Thực tế, thí nghiệm này không vi phạm nguyên lý hai
nghiệm đặt một điện thế thay đổi vào hệ nhằm làm cản
nhiệt động, vì xét toàn cục, năng lượng phải bị tiêu tốn
trở chuyển động quay của giọt theo chiều ngược chiều
bởi thí nghiệm trong việc chụp hình các trạng thái của
quay kim đồng hồ. Tác dụng này tạo ra một "cầu
giọt hay đảo cực nguồn điện. Nhưng nó cũng chỉ ra
thang xoắn", khiến giọt khó khăn hơn trong việc "leo
rằng, thông tin có thể được dùng làm môi trường trung

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 29


chuyển năng lượng. Giọt này được dùng như một rô-to Vlatko Vedral, một nhà vật lý lượng tử ở đại học
mini, với hiệu quả biến đổi thông tin thành năng lượng Oxford, Anh quốc, cho biết, kỉ thuật này có thể sử
vào khoảng 28%. dụng để điều khiển các mo-tơ nano và các cơ cấu nhân
tạo cỡ phân tử. "Tôi sẽ rất phấn khích nếu thấy được
"Đây là một minh chứng tuyệt vời, cho thấy thông tin thứ gì đó giống như vậy đã tồn tại trong tự nhiên,"
mang thuộc tính nhiệt động lực (thermodynamic Vedral thêm vào. "Sau cùng, bạn có thể nói rằng, tất
content)," theo phát biểu của Christopher Jarzynski, cả các cơ thể sống đều là các con quỷ Maxwell, đang
nhà hóa học thống kê ở đại học Maryland. Năm 1997, cố gắng chống lại tính trật tự để quay trở lại với xu
Jarzynski đã xây dựng một phương trình xác định hướng ngẫu nhiên (mất trật tự hơn)."
lượng năng lượng được tạo thành từ một đơn vị thông
tin và đã được kiểm chứng thông qua thí nghiệm này Nguồn: New Scientist
của Sano và các đồng sự. "Điều này mang lại một cái
nhìn mới mẻ về cách mà các địng luật nhiệt động lực
hành xử ở thang vi mô," Jarzynski nhấn mạnh.

Graphene cho hiệu ứng Faraday rõ nét

Sơ đồ mô tả sự quay Faraday trong graphene. Ánh sáng tới truyền theo trục z (cũng là hướng của
từ trường ngoài B), và phân cực theo hướng Y. Ảnh: Alexey Kuzmenko.

Sự phân cực của ánh sáng có thể bị quay đi một góc có thể được ứng dụng trong các thiết bị bật tắt ánh
6 độ khi nó truyền qua một lớp graphene đặt trong từ sáng (switch light) bằng điện trường hoặc từ trường.
trường, theo ghi nhận của một nhóm các nhà vật lý
quốc tế. Tính chất mới này của graphene là không Thực tế, sự phân cực của ánh sáng bị quay đi khi
mong đợi vì góc quay lớn thường xảy ra với các vật truyền qua một môi trường với sự có mặt của từ
liệu có bề dày lớn hơn nhiều. Các nhà khoa học tin trường không có gì là lạ. Vì ánh sáng phân cực tròn
rằng, đặc tính mới được khám phá này của graphene phải và trái có vận tốc truyền khác nhau nên khi cho
ánh sáng phân cực thẳng truyền qua một môi trường

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 30


như vậy, các thành phần phân cực trái và phải của ánh electron là các cyclotron, rất khác so với các vật liệu
sáng sẽ thay đổi, kéo theo mặt phẳng phân cực của khác. Sự chuyển giữa các quỹ đạo của electron ảnh
chùm sáng ló phải quay đi một góc nào đó. hưởng đến sự phân cực tròn của ánh sáng truyền qua
vật liệu tạo thành từ các electron này và là nguyên
Nhưng vì, góc quay Faraday, góc quay của vec-tơ nhân dẫn đến góc Faraday lớn đến như vậy.
cường độ điện trường trong mặt phẳng phân cực của
tia sáng, tỉ lệ với bề dày cả vật liệu, nên với graphene, Theo Kuzmenko, hiệu ứng này có thể được dùng để
chỉ dày một nguyên tử, góc quay lớn là một kết quả tạo các khóa chuyển đổi mà ở đó, ánh sáng chỉ có thể
bất ngờ. Alexey Kuzmenko và các đồng sự ở đại học truyền theo một hướng duy nhất.
Geneva đã phát hiện ra tính chất này, khi đo được góc
quay của mặt phẳng phân cực một góc 0,1rad, tức là Một ưu điểm quan trọng khác trong việc chế tạo các
khoảng 6 độ. thiết bị từ-quang từ graphene là hướng quay của góc
Faraday có thể bị đảo ngược bằng cách đặt vào đó một
Một bất ngờ "lớn" điện trường. Trong khi, với các vật liệu khác, điều này
xảy ra chỉ với từ trường, quá trình diễn ra chậm chạp
Theo Kuzmenko, nhóm thí nghiệm sử dụng ánh sáng và phức tạp hơn nhiều. Nguyên nhân, theo Kuzmenko,
hồng ngoại để nghiên cứu hiệu ứng Hall lượng tử là ở tính đồng đều của graphene trong việc đảo dấu
trong graphene. " Chúng tôi không mong đợi se nhìn của các hạt mang điện từ âm sang dương bằng điện
thấy một góc quay lớn khi dùng graphene," Kuzmenko trường.
cho biết, "chúng tôi chỉ mong một góc quay khoảng
0,01rad, nhưng thay vào đó, lại là 0,1rad." Kết quả này Tương lai của kỉ thuật photon và kỉ thuật quang
đồng nghĩa với việc graphene có góc Faraday lớn hơn điện
bất cứ một vật liệu nào khác, phá vỡ kỉ lục gần nhất
khi sử dụng chất bán dẫn cũng với ánh sáng hồng Andrea Ferrari, làm việc tại đại học Cambridge ở Anh
ngoại với chênh lệch cách biệt, 10 lần! quốc tin rằng, đặc tính quang học mới vừa được khám
phá của graphene là bằng chứng rõ ràng cho thế hệ vật
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành đo góc quay Faraday liệu mới dùng trong kỉ thuật photon (photonics) và kỉ
bằng cách cho ánh sáng hồng ngoại truyền qua một thuật quang điện. "Hiệu ứng Faraday và hiệu ứng Kerr
thiết bị lọc phân cực để tạo ra một chùm sáng phân từ-quang được ứng dụng rộng rãi trong truyền tin
cực thẳng. Kế đến, cho chùm sáng này truyền qua một quang học, lưu trữ dữ liệu và tính toán," "cùng với các
mẫu graphene đặt trong từ trường vuông góc với bề tính chất khác của graphene, có thể dẫn đến các thiết
mặt của mẫu. Chùm sáng ló tiếp tục được truyền qua bị ưu việt hơn nhiều."
một thiệt bị lọc phân cực thứ hai và đi vào một máy
dò. Nếu sự phân cực ở hai thiết bị lọc được đặt lệch Tuy nhiên, vẫn còn một vài trở ngại trong việc sản
nhau 90 độ, máy dò sẽ không thu được chùm sáng nào xuất các thiết bị như vậy trong thực tế. Một trong số
cả. Nhưng nếu sự phân cực của ánh sáng đã bị quay đó, là cần khoảng 10 lớp graphene độc lập nhau để đạt
khi truyền qua graphene, thì góc để không dò thấy ánh được góc quay 45 độ, đòi hỏi trong các thiết bị thực tế.
sáng ló sẽ bị quay đi một góc Faraday. Một vấn đề khác nữa là, graphene hấp thụ ánh sáng
hồng ngoại, dẫn đến việc mất tín hiệu trong thiết bị.
Quỹ đạo không bình thường
Xem thêm trên Nature Physics doi:
Các nhà vật lý tin rằng, góc quay lớn là hệ quả của 10.1038/NPHYS1816.
việc electron hành xử như các hạt không khối lượng.
Khi đặt trong từ trường, quỹ đạo chuyển động của các Theo physicsworld.com

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 31


Vũ trụ sơ khai "khát" điện tích
Hầu hết chúng ta đều cho rằng, sự sống không thể tiếp diễn nếu thiếu điện, nhưng trong giai đoạn ban đầu của vũ trụ,
các điện tích thực sự không tồn tại. Các tính toán chỉ ra rằng, điện tích của các hạt cơ bản tiến về không khi vũ trụ ở
vào khoảng vài phần của giây đầu tiên. Nguyên nhân nằm ở hành trạng của lực hấp dẫn.

Mô hình chuẩn của vật lý hạt đã miêu tả rất tốt thế giới các hạt cơ bản và các tương tác giữa chúng dựa trên 3 lực:
yếu, mạnh và điện từ. Nhưng không hiểu sao, lực hấp dẫn vẫn lẫn trốn mô hình này.

Giải Nobel năm 1979 được trao cho Abdus Salam, Sheldon Glashow và Steven Weinberg do đã thống nhất được
tương tác điện từ và tương tác yếu thành tương tác điện yếu. Hệ quả của thống nhất này là việc phát hiện ra các
guage boson W và Z truyền tương tác. Các thí nghiệm năm 1983 đã tìm thấy các hạt này trong va chạm proton-phản
proton.

Vào năm 2004, Frank Wilczek, David Gross và David Politzer giành được giải Nobel cho khám phá chỉ ra rằng các
hạt tương tác bởi lực mạnh có cường độ giảm khi chúng trở nên gần nhau hơn (tính tiệm cận tự do). Trong cơ học
lượng tử, khoảng cách bé cũng đồng nghĩa với việc cần có năng lượng lớn, như các photon có bước sóng rất ngắn,
mới có thể thăm dò được ở cự ly này.

Điều này cho thấy, trong giai đoạn sơ khai của vũ trụ, có năng lượng rất lớn, lực mạnh có vị thế giảm đi rõ rệt so với
hiện nay. Vì ở giai đoạn này, cường độ của các lực mạnh, yếu và điện từ là như nhau.

Năm 2006, Wilczek và Sean Robinson ở Viện công nghệ Massachusett, chỉ ra rằng lực điện từ cũng trở nên yếu hơn
ở năng lượng cao nhưng chỉ với sự hiện diện của lực hấp dẫn, lực không hiện diện trong mô hình chuẩn (Phys. Res.
Lett, DOI: 10.1103/PhysRevLett.96.231601). Tuy nhiên, một lỗ hổng trong tính toán, khiến cho ý tưởng này vẫn còn
đang gây tranh cãi. "Chúng tôi đã bỏ qua một số tính toán cồng kềnh nặng tính toán học," Wilczek cho biết.

Nhưng mới đây, David Toms ở Đại học Newcastle, Anh quốc, đã thực hiện lại các tính toán trên chặt chẽ hơn và
cũng thu được kết quả giống như vậy. Với sự hiện diện của lực hấp dẫn, điện tích, đặc trưng cho cường độ tương tác

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 32


của lực điện từ, có xu hướng tiến về không. "Nếu không có lực hấp dẫn, điện tích sẽ lớn hơn (với năng lượng cao
hơn)," Toms cho biết. "Hấp dẫn thay đổi bức tranh này."

Phát kiến này liên hệ mật thiết với nỗ lực thống nhất bốn lực cơ bản vào một bức tranh tương tác duy nhất. "Chúng ta
đã tiến được một bước," Wilczek cho biết.

Máy gia tốc LHC tại CERN đặt gần Geneva có thể cung cấp bằng chứng thực nghiệm cho ý tưởng này, nhưng sẽ chỉ
xảy ra nếu vũ trụ có nhiều hơn các chiều đã biết (3 chiều không gian và 1 chiều thời gian). Vì trong không thời gian
4 chiều, các điện tích chỉ tiến đến không tại thang năng lượng vượt quá giới hạn thực nghiệm có thể trên trái đất.

cho đến cổ điển, và có vẻ sẽ gây tiếng vang trong cộng


Các nhà vật lí ATLAS phát hành... đồng khoa học lẫn trong công chúng.
album
Với nhãn hiệu Neutralino Records, đặt theo tên một
Thí nghiệm ATLAS nổi tiếng tại CERN ở Geneva
hạt giả thuyết do một lí thuyết gọi là siêu đối xứng
trong thời gian gần đây đã gây đình đám với sự nghiên
trong ngành vật lí hạt cơ bản tiên đoán, album
cứu tiên phong về nguồn gốc của Vũ trụ. Nhưng thật
‘Resonance’ [Cộng hưởng] của các nhà khoa học
bất ngờ, sau khi phát hiện một số nhà khoa học tham
ATLAS có sự góp mặt của 19 nghệ sĩ, ghi trên hai CD
gia trong các dự án CERN vốn có khiếu âm nhạc và
và một DVD.
kiến thức âm nhạc không đến nỗi tệ, các nhà vật lí
thuộc thí nghiệm ATLAS đã quyết định làm một
Album sẽ phát hành vào ngày 6/12 tới, tức là 13,7 tỉ
chuyện khó ai tin nổi: ghi âm và phát hành một album!
năm sau Big Bang, album Resonance muốn chứng tỏ
rằng Vật lí học và Âm nhạc trông có vẻ rất khác nhau
nhưng cả hai lĩnh vực đều đòi hỏi tư duy trừu tượng,
trí tưởng tượng phong phú, và niềm vui khám phá.

ATLAS là một trong bốn thí nghiệm lớn nhất sử dụng


Máy Va chạm Hadron Lớn của CERN. Các nhà vật lí
và các nhân viên kĩ tại ATLAS đến từ 38 quốc gia và
174 trường đại học cùng viện nghiên cứu. Nhiệm vụ
chính của nó là ghi lại các sản phẩm của các va chạm
LHC và tìm kiếm cơ sở vật lí mới để hiểu rõ hơn các
lực đã định hình nên Vũ trụ.

Nguồn: CERN, PhysOrg.com


Ngày: 17/11/2010
Kết quả là một bộ album gồm những bài nhạc nguyên
gốc lẫn nhạc chế, thuộc mọi thể loại âm nhạc, từ rock

Cambridge, Anh quốc, mới công bố kết quả nghiên


Thế giới lượng tử kì lạ, nhưng cứu của họ trong số ra ngày 18/11 của tập san khoa
học danh tiếng Science.
chẳng thể kì lạ hơn
Các nhà nghiên cứu vừa làm sáng tỏ một mối liên hệ Kết quả trên báo trước một bước đột phá ngoạn mục
cơ bản giữa hai tính chất rạch ròi của vật lí lượng tử. trong kiến thức căn bản của chúng ta về cơ học lượng
Stephanie Wehner ở Trung tâm Công nghệ Lượng tử tử và cung cấp những manh mối mới cho các nhà
Singapore và Trường Đại học Quốc gia Singapore, nghiên cứu tìm cách hiểu được các nền tảng của thuyết
cùng Jonathan Oppenheim ở Trường Đại học lượng tử. Kết quả trên giải quyết được câu hỏi tại sao
Bản tin Vật lý tháng 12/2010 33
hành trạng lượng tử lại kì lạ như nó vốn như thế - thể ‘nói chuyện’ với nhau. Einstein gọi hiện tượng này
nhưng chẳng kì lạ hơn. là “tác dụng ma quỷ từ xa”.

Hành trạng kì lạ của các hạt lượng tử, thí dụ các


nguyên tử, electron, và các photon cấu thành nên ánh
sáng, đã làm các nhà khoa học bối rối trong gần một
thế kỉ qua. Albert Einstein là một trong những người
nghĩ rằng thế giới lượng tử kì lạ đến mức thuyết lượng
là không đúng, nhưng các thí nghiệm đã xác nhận các
tiên đoán của lí thuyết ấy.

Một trong những khía cạnh kì lạ của thuyết lượng tử là


không thể nào biết được những cái nhất định, thí dụ
như xung lượng và vị trí của một hạt, một cách đồng
thời. Việc biết rõ một trong những tính chất này ảnh
hưởng đến độ chính xác mà bạn có thể biết về tính
chất kia. Đây được gọi là “Nguyên lí Bất định
Heisenberg”.

Một khía cạnh kì lạ nữa là hiện tượng lượng tử phi


định xứ, phát sinh từ hiện tượng được hiểu rõ hơn, đó
là sự vướng víu (hay sự rối). Khi hai hạt lượng tử bị
vướng víu, chúng có thể thực hiện các tác dụng như
thể chúng ở cùng nhau tại một nơi, hành xử theo kiểu
không tuân theo trực giác cổ điển về các hạt vật chất
tách biệt nhau.

Trước đây, các nhà nghiên cứu xem sự phi định xứ và


sự bất định là hai hiện tượng tách rời nhau. Nay
Wehner và Oppenheim chứng tỏ rằng chúng có liên hệ
phức tạp với nhau. Ngoài ra, họ còn chứng tỏ rằng liên
hệ này có tính định lượng và đã tìm ra một phương Minh họa: Frans Bartels, Haw Jing Yan.
trình thể hiện “lượng” phi định xứ xác định bởi
nguyên lí bất định. Tuy nhiên, sự phi định xứ lượng tử có thể còn ‘đáng
sợ’ hơn nữa. Có thể có các lí thuyết cho phép các thực
“Thật bất ngờ và có lẽ có chút mỉa mai”, phát biểu của thể ở xa nhau kết hợp các tác dụng của chúng tốt hơn
Oppenheim, thành viên Khoa Toán học ứng dụng và nhiều so với cái tự nhiên cho phép, đồng thời không
Vật lí lí thuyết tại trường Đại học Cambridge. Einstein cho phép thông tin truyền đi nhanh hơn ánh sáng. Tự
và các cộng sự của ông đã phát hiện ra sự phi định xứ nhiên có thể kì lạ hơn, nhưng nó chẳng kì lạ hơn –
trong khi đang tìm cách lật đổ nguyên lí bất định. “Giờ thuyết lượng tử dường như đặt ra một giới hạn nữa lên
thì nguyên lí bất định dường như đang hậu thuẫn cho tính kì lạ đó.
sự phi định xứ”.
“Thuyết lượng tử lạ một cách đẹp đẽ, nhưng nó không
Sự phi định xứ xác định mức độ hai thực thể ở xa lạ như nó vốn có thể. Thật ra chúng ta phải nên hỏi
nhau có thể kết hợp các tác dụng của chúng mà không bản thân mình, tại sao cơ học lượng tử đặt ra giới hạn
cần gửi thông tin cho nhau. Các nhà vật lí tin rằng này? Tại sao tự nhiên không cho phép sự phi định xứ
ngay cả trong cơ học lượng tử, thông tin cũng không mạnh hơn nữa?”, Oppenheim nói.
thể truyền đi nhanh hơn ánh sáng. Tuy nhiên, hóa ra
cơ học lượng tử cho phép hai thực thể kết hợp với Kết quả bất ngờ mà Wehner và Oppenheim tìm thấy là
nhau tốt hơn nhiều so với cái diễn ra dưới các quy luật nguyên lí bất định mang lại một câu trả lời. Hai thực
của cơ học cổ điển. Thật ra, các tác dụng của chúng có thể có thể chỉ kết hợp các tác dụng của chúng tốt hơn
thể kết hợp theo một kiểu gần như là như thể chúng có nếu chúng phá vỡ nguyên lí bất định, nguyên lí đặt ra

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 34


một ràng buộc chặt chẽ lên mức độ mà sự phi định xứ mỗi hình vuông một màu khác nhau. Bob thì phải
có thể biểu hiện. đoán màu mà Alice đã đặt trên hình vuông thứ nhất
hoặc hình vuông thứ hai. Nếu anh ta đoán đúng, thì
“Thật tuyệt vời nếu chúng ta có thể kết hợp tốt hơn Alice và Bob giành chiến thắng trong trò chơi. Rõ
các tác dụng của chúng ta trên những cự li dài, vì nó ràng, Alice và Bob có thể giành phần thắng nếu họ có
sẽ cho phép chúng ta giải được nhiều bài toán xử lí thể nói chuyện với nhau: Alice sẽ đơn giản là nói cho
thông tin rất hiệu quả”, Wehner nói. “Tuy nhiên, vật lí Bob biết màu nào ở trên hình vuông thứ nhất và màu
sẽ khác đi về cơ bản. Nếu chúng ta phá vỡ nguyên lí nào ở trên hình vuông thứ hai. Nhưng Bob và Alice ở
bất định, thì thật sự chẳng biết nói thế giới của chúng trong tình huống cách xa nhau đến mức mà ánh sáng –
ta sẽ trông như thế nào”. và do đó, tín hiệu mang tải thông tin – không có thời
gian để truyền giữa họ trong lúc tham gia trò chơi.
Làm thế nào các nhà nghiên cứu Singapore lại phát
hiện ra một mối liên hệ lâu nay chẳng ai để ý đến như Nếu họ không thể nói chuyện với nhau, họ không chắc
vậy? Trước khi đi vào con đường nghiên cứu, Wehner luôn luôn thắng, nhưng bằng cách đo lường trên các
đã từng hành nghề ‘tin tặc đánh thuê’, và nay thì đang hạt lượng tử, họ có thể giành phần thắng nhiều hơn bất
nghiên cứu lí thuyết thông tin lượng tử, còn kì chiến lược nào không dựa trên nền tảng thuyết
Oppenheim thì là một nhà vật lí. Wehner nghĩ rằng lượng tử. Tuy nhiên, nguyên lí bất định ngăn không
việc áp dụng các kĩ thuật khoa học máy tính cho các cho họ làm cái gì tốt hơn nữa, và thậm chí còn xác
định luật của vật lí lí thuyết là điều then chốt để tìm ra định mức độ thua cuộc của họ trong trò chơi.
mối liên hệ trên. “Tôi nghĩ một trong những ý tưởng
thiết yếu là liên hệ câu hỏi đó với một bài toán mã Kết quả trên là khai sinh ra câu hỏi sâu sắc là những
hóa”, Wehner nói. “Các phương pháp truyền thống nguyên lí gì đặt nền tảng cho vật lí lượng tử. Nhiều nỗ
xem xét sự phi định xứ và sự bất định đã che đậy đi lực tìm hiểu cơ sở của cơ học lượng tử tập trung vào
mối liên hệ gần gũi giữa hai khái niệm đó”. sự phi định xứ. Wehner nghĩ rằng có thể thu được
nhiều thành quả hơn từ việc khảo sát các chi tiết của
Wehner và Oppenheim viết lại hiện tượng vật lí lượng nguyên lí bất định. “Tuy nhiên, chúng tôi chỉ mới sớt
tử trên theo các khái niệm quen thuộc với một hacker qua lớp mặt của việc tìm hiểu các quan hệ bất định”,
máy tính. Họ xem tính phi định xứ là kết quả của một Wehner cho biết.
thực thể, Alice, tạo ra và mã hóa thông tin, và một
thực thể thứ hai, Bob, tìm lại thông tin đã mã hóa. Kết quả trên là một bằng chứng cho tương lai. Các nhà
Alice và Bob có thể mã hóa và tìm lại thông tin ở mức khoa học vẫn đang tìm kiếm một lí thuyết lượng tử
độ nào được xác định bởi các quan hệ bất định. Trong của sự hấp dẫn, và kết quả của Wehner và Oppenheim
một số tình huống, họ nhận thấy có một tính chất thứ về sự phi định xứ, sự bất định và sự lái áp dụng được
ba gọi là “sự lái” đi vào trong bức tranh trên. cho mọi lí thuyết khả dĩ – trong đó có bất kì sự thay
thế tương lai nào của cơ học lượng tử.
Wehner và Oppenheim so sánh khám phá của họ với
việc làm sáng tỏ cái gì xác định mức độ dễ mà hai Tham khảo bài báo gốc: http://sciencemag. …
người chơi có thể giành chiến thắng trong một trò chơi 072.abstract
đố hình lượng tử: tấm bảng chỉ có hai hình vuông, trên
đó Alice, có thể đặt một thẻ thuộc một trong hai màu Nguồn: Đại học quốc gia Singapore, PhysOrg.com
khả dĩ: xanh lục hoặc hồng tươi. Cô được yêu cầu đặt Ngày: 18/11/2010
màu sắc như nhau trên cả hai hình vuông, hoặc đặt lên

Các nhà vật lí Đức điều chế thành


công “siêu photon”
thành khi những boson giống hệt nhau – boson là
Nhiều nhà vật lí tin rằng điều đó là không thể, nhưng những hạt có spin nguyên – được làm lạnh cho đến khi
nay một đội nghiên cứu ở Đức vừa tạo ra một ngưng tất cả các hạt ở trong cùng một trạng thái lượng tử.
tụ Bose–Einstein (BEC) từ photon. Các BEC hình

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 35


Điều này có nghĩa là một BEC gồm hàng chục nghìn ngưỡng rộng năng lượng photon với giá trị ngưỡng sắc
hạt hành xử giống hệt như một hạt lượng tử đơn lẻ. nét tại năng lượng tối thiểu của hộp quang.

BEC đầu tiên được tạo ra vào năm 1995 bằng cách Số lượng photon tới hạn
làm lạnh một đám mây nguyên tử rubidium đến gần
không độ tuyệt đối và ngày nay những ngưng tụ như Khi cường độ laser tăng lên, thì số lượng photon bên
vậy được sử dụng thường xuyên để nghiên cứu nhiều trong hộp quang tăng lên và sự phân bố năng lượng
hiện tượng lượng tử đa dạng. Tuy nhiên, một vài nhà rộng duy trì cho đến khi số lượng photon đạt tới
vật lí đã bắt đầu nghĩ tới việc tạo ra một BEC từ boson khoảng 60.000. Ở trên giá trị ngưỡng này, theo Weitz,
phổ biến nhất trong vũ trụ - đó là photon. Đấy là vì các chất khí photon đủ đậm đặc cho một BEC hình thành
photon dễ dàng sinh ra hay bị phá hủy khi chúng – giống hệt như một giọt chất lỏng ngưng tụ bên trong
tương tác với vật chất khác, khiến người ta rất khó làm một chất khí.
lạnh một số lượng photon nhất định để chúng hình
thành một ngưng tụ. Đội nghiên cứu biết được BEC đã hình thành vì một
cực đại lớn trong phổ năng lượng photon hiện ra ngay
Nhưng nay Martin Weitz cùng các đồng nghiệp tại phía trên năng lượng ngưỡng đó. Cực đại này tương
trường Đại học Bonn ở Đức vừa nghĩ ra một phương ứng với một số lượng lớn photon xếp vào trạng thái
pháp tách li và làm lạnh photon. Mặc dù họ không thể năng lượng thấp nhất của hộp quang. Khi cường độ
bắt giữ một số lượng photon nhất định, nhưng con số laser tăng thêm nữa, thì số lượng photon trong BEC
đó thăng giáng quanh một giá trị trung bình, cho phép đạt tới hàng triệu.
tập hợp photon đó được mô tả đặc trưng bằng lí thuyết
BEC thông thường.

Bị bẫy giữa hai cái gương

Đội nghiên cứu đã bắt giữ các photon của họ giữa hai
chiếc gương lõm đặt cách nhau tối đa 1,5 µm. Khoảng
cách này định rõ bước sóng tối đa – hay năng lượng
tối thiểu – của một photon bị giam cầm theo chiều dọc
bên trong hộp quang giữa hai gương. Hộp quang chứa
đầy một chất nhuộm được giữ ở nhiệt độ phòng – và
điều quan trọng là năng lượng nhiệt của chất nhuộm
đó vào khoảng 1% năng lượng của photon.

Sự chênh lệch năng lượng lớn như thế này có nghĩa là


rất không có khả năng cho các photon thêm vào ló ra
khỏi chất nhuộm, hay chất nhuộm sẽ hoàn toàn hấp
Nhóm tác giả tạo ra BEC photon đầu tiên đang kiểm tra thiết bị
thụ photon. Thay vào đó, các photon va chạm với các
của họ. Từ trái sang: Julian Schmitt, Jan Klaers, Frank Vewinger
phân tử chất nhuộm, cho đi hoặc nhận vào những và Martin Weitz. (Ảnh: Volker Lannert/Đại học Bonn)
lượng nhỏ năng lượng. Những tương tác này làm các
photon lạnh đi đến nhiệt độ phòng – nhiệt độ đủ lạnh Để thuyết phục chính họ rằng cực đại trên có liên quan
để tạo ra một BEC photon – đồng thời vẫn bảo quản đến một BEC, chứ không phải vì hộp hành xử giống
được số lượng photon. như một laser, các nhà nghiên cứu đã lặp lại thí
nghiệm ở một vài khoảng cách gương khác nhau. Họ
Đội nghiên cứu đã tạo ra BEC trên bằng cách chiếu nhận thấy cực đại đó luôn luôn xuất hiện tại mật độ
một laser vào trong hộp quang chứa đầy các photon. photon như nhau – hiện tượng không xuất hiện trong
Sau đó, laser được duy trì trong suốt thí nghiệm để một laser, theo như lời Weitz.
điều chế các photon bị mất tại gương và mất do sự
hoàn hảo trong hộp. Một số photon đi qua một trong
hai gương đến một quang phổ kế, thiết bị này đo sự
phân bố năng lượng photon bên trong hộp quang. Ở
những mức cường độ laser thấp, hộp quang chứa một

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 36


như thế chúng là các hạt có một “khối lượng hiệu
dụng” tương ứng với năng lượng tới hạn. Khối lượng
này vẫn cực kì nhỏ, điều đó lí giải vì sao các photon sẽ
hình thành nên BEC ở nhiệt độ phòng và không cần
làm lạnh đến các nhiệt độ micro kelvin giống như các
nguyên tử.

Tương tác giữa các photon nhỏ hơn nhiều so với


tương tác giữa các nguyên tử và điều này có nghĩa là
các photon có thể hình thành nên một BEC hai chiều
thật sự. Mặt khác, các nguyên tử chỉ có thể hình thành
nên một BEC ba chiều.

Theo Weitz, sự tạo ánh sáng nhiệt hóa không nhất


thiết đòi hỏi một laser và các dụng cụ có thể được
“bơm” bằng những nguồn sáng khác – kể cả Mặt trời.
Kết quả là họ tin rằng người ta có thể sử dụng chúng
để thu nhỏ kích cỡ của các tế bào mặt trời bằng cách
tập trung ánh sáng bên trong các dụng cụ. Ông cũng
Ảnh minh họa “siêu photon” (Ảnh: Jan Klaers, Đại học Bonn)
tin rằng BEC có thể dùng để xây dựng các nguồn sáng
kết hợp không liên quan đến laser.
Khối lượng hiệu dụng nhỏ
Nguồn: physicsworld.com
Hộp quang trên có thiết kế dạng phẳng, nghĩa là các
Tác giả: Hamish Johnston
photon bị giam cầm trong không gian hai chiều. Là hệ
Ngày: 24/11/2010
quả của sự giam gầm theo chiều dọc, chúng hành xử

hành tinh này có mật độ thấp và do đó, bị bao phủ bởi


Quan sát trực tiếp bầu khí quyển một bầu khí quyển. Tuy nhiên, phải chờ đến nghiên
của siêu Trái đất cứu mới đây, được lãnh đạo bởi Jacob Bean tại Trung
tâm thiên văn Harvard-Smithsonian, US, các đo đạc
Một nhóm các nhà thiên văn vừa có những đo đạc trực trực tiếp bầu khí quyển của hành tinh này mới được
tiếp bầu khí quyển của một hành tinh ngoài hệ mặt trời tiến hành.
lần đầu tiên. Nghiên cứu cho biết ngoại hành tinh với
tên gọi GJ 1214b được bao phủ bởi một bầu khí quyển Bean và các cộng sự sử dụng một máy ghi phổ, gắn
giàu hơi nước. kết với VLT để phân tích ánh sáng đến từ ngôi sao mẹ
khi hành tinh đang nằm giữa ngôi sao và hướng nhìn
Kể từ khi, các hành tinh ngoài hệ mặt trời được tìm của chúng ta. Khi ánh sáng truyền qua bầu khí quyển
thấy lần đều tiên vào năm 1995, đến nay đã có hơn của Siêu trái đất, chúng sẽ mang theo dấu hiệu của các
500 hành tinh tương tự được tìm thấy. Trong khi đa số chất hóa học có trong bầu khí quyển này. Do đó, phổ
chúng là hành tinh chứa khí khổng lồ, kiểu như Mộc của ánh sáng thu được sẽ có những quãng trống, ứng
tinh, các nhà thiên văn đang cố tìm kiếm các ngoại với bước sóng ánh sáng mà bầu khí quyển của ngoại
hành tinh nhỏ hơn và giống với trái đất hơn. hành tinh đã hấp thụ. Điều quan trọng là, phổ mà Bean
đo được của GJ 1214b lại không có các quãng trống
GJ 1214b nặng bằng 6.5 lần trái đất và được gọi là này.
Siêu Trái đất vì nằm trong giới hạn khối lượng từ hai
đến mười lần khối lượng của địa cầu. Nó được tìm Bầu khí quyển gồm các đám mây tự do bị loại trừ
thấy vào năm 2009, hiện đang quay quanh một ngôi
sao cách chúng ta khoảng 40 năm ánh sáng, ngoại

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 37


Một kết quả như vậy loại trừ mô hình một bầu khí rằng sẽ sớm có câu trả lời: "Tôi nghĩ chúng ta sẽ sớm
quyển giàu hi-đrô và chuyển động tự do giống như có câu trả lời trong một năm hoặc có thể sớm hơn,
Hải vương tinh. Vì là nguyên tố nhẹ nhất nên hi-đrô chúng ta cần những quan sát ở bước sóng dài hơn.
không bám sát vào hành tinh, tạo điều kiện cho việc Trong khi các đám mây và sương mù có cùng dãi hấp
hấp thụ ánh sáng tốt hơn. "Bầu khí quyển với đa số là thụ ánh sáng, thì các bước sóng rất dài khác sẽ mang
hi-đrô sẽ phồng to," Bean cho biết. "Sự phồng này lại sự khác biệt."
mang lại dấu hiệu quan trọng trong phổ mà chúng tôi
đo được."

Sự thiếu vắng một dấu hiệu như vậy sẽ đưa nghiên Tuy nhiên, một vài nhà nghiên cứu cũng cảnh báo.
cứu của Bean đi theo một hướng khác. "Một quang "Việc quan sát được thực hiện thông qua bầu khí
phổ không có gì đặc biệt nói với chúng ta rằng, có khả quyển của Trái đất, là đối tượng khó chịu của các nhà
năng bầu khí quyển sẽ rất đặc. Trái ngược với bầu khí thiên văn," Carole Haswell, một nhà nghiên cứu ngoại
quyển phồng to, bầu khí quyển của hành tinh này khá hành tinh tại Đại học mở cho biết. "Việc họ đang làm
mỏng và dày đến nổi chúng ta không thể nhìn xuyên sẽ trở nên rất khó khăn, những lỗi nhỏ mang tính hệ
qua được, giống như Kim tinh hay vệ tinh Titan của thống sẽ mang đến ảnh hưởng lớn trong kết quả thu
Thổ tinh," Bean giải thích. được. Cách tốt nhất, chắc chắn và cũng đáng phấn
khích là kiểm tra nó ngoài không gian, như dùng kính
Hubble," bà cho biết thêm.

Nếu nghiên cứu của Bean được thừa nhận, Haswell


nhận thấy hướng tiếp cận này sẽ là thành phần quan
trọng trong việc tìm kiếm một Trái đất thứ hai. "Nếu
bạn có thể đo đạc thành phần cấu tạo của bầu khí
quyển của GJ 1214b, khi đó bạn đã tiến tới khá gần
kết luận chúng giống Trái đất như thế nào. Đây là
bước tiến lớn trong việc trả lời câu hỏi liệu Trái đất có
phải là duy nhất hay không."

David Sing, một nhà nghiên cứu khí quyển của các
ngoại hành tinh tại Đại học Exeter cũng đồng tình với
quan điểm này. "Chúng ta có một số nghiên cứu quan
phổ gọi là 'các hành tinh nóng kiểu Thổ tinh' nhưng
đây là lần đầu tiên một hành tinh kiểu địa cầu được đo
đạc," ông cho biết. "Đây là một bước tiến quan trọng
trong việc đạt đến mục đích cuối cùng là tìm kiếm một
hành tinh giống Trái đất có dấu hiệu của sự sống."

Haswell cũng tin rằng, chúng ta đã đi được một đoạn


đường dài chỉ trong một khoảng thời gian ngắn. "Thực
tế, từ năm 1995 chúng ta chưa biết bất cứ một hành
tinh nào quay quanh một ngôi sao và hiện nay chúng
ta đang đo đạc bầy khí quyển của các hành tinh kiểu
Mô phỏng GJ 1214b (Ảnh:Paul A Kempton) Trái đất cũng là một điều khó tưởng tượng."

Ứng cử viên chính cho hóa chất phổ biến trong bầu Nghiên cứu được đăng trên Nature 468 669.
khí quyển này là hơi nước: GJ 1214b quá gần sao chủ
đển nổi nó có thể bị bay hơi nhanh chóng. Bean tin Theo Colin Stuart (physicsworld.com)

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 38


cao nào. Sự thiếu vắng này đặt ra một giới hạn mới
Các nhà thiên văn học sử dụng cho lượng hạt năng lượng cao đến từ không không, và
Mặt trăng trong nỗ lực bắt các hạt mang lại nhiều nghi vấn đối với một số mô hình lý
thuyết dự đoán cách thức mà các nơ-tri-nô tạo thành.
năng lượng cao
Nơ-tri-nô là hạt hạ nguyên tử chuyển động nhanh
Theo đuổi việc tìm kiếm các hạt nơ-tri-nô năng lượng không có điện tích nên chúng có thể dễ dàng xuyên
cực cao đầy bí ẩn từ những miền xa xôi của không qua các khối vật chất thông thường. Mặc dù đầy rẫy
gian, một nhóm các nhà thiên văn đã sử dụng Mặt trong vũ trụ, nhưng chúng thực sự khó nắm bắt. Các
trăng như một phần trong hệ thống kính thiên văn cách thí nghiệm bắt nơ-tri-nô đến từ Mặt trời và các vụ nổ
tân cho nghiên cứu. Công việc của họ mang lại cái siêu tân tinh có sử dụng một lượng vật chất khá lớn
nhìn mới mẽ về nguồn gốc của các hạt hạ nguyên tử như nước hoặc clo lỏng để tìm kiếm các tương tác
còn lẫn tránh này và chỉ ra cách thức để mở rộng tầm hiếm hoi giữa chúng và các hạt vật chất thông thường.
nhìn vào vũ trụ trong tương lai.
Các nơ-tri-nô năng lượng cực cao mà các nhà thiên
văn đang chờ đợi được cho sinh ra từ một lỗ đen có
năng lượng khổng lồ tồn tại ở tâm các thiên hà, từ các
vụ nổ thiên thể nặng, sự hủy vật chất tối hay từ các
chùm hạt vũ trụ tương tác với phô-tôn trong bức xạ
nền CMB; chúng cũng có thể được bắn ra từ các nếp
nhăn không thời gian hoặc từ sự va chạm giữa các nơ-
tri-nô năng lượng siêu cao với các nơ-tri-nô năng
lượng thấp còn sót lại sau Vụ nổ lớn.

Kính thiên văn vô tuyến không thể bắt được các nơ-
tri-nô, nhưng các nhà khoa học cũng cho biết, tập hợp
các ăn-ten nhìn qua rìa Mặt trăng của VLA có thể bắt
được các tín hiệu va chạm dưới dạng sóng vô tuyến
được phát ra khi có va chạm giữa các nơ-tri-nô và vật
chất trên Mặt trăng. Kỉ thuật này được sử dụng lần đầu
tiên vào năm 1995 và một vài lần sau đó, nhưng vẫn
chưa có ghi nhận nào về hiện tượng này. Các quan sát
mới nhất ở VLA có độ nhạy chưa từng thấy trước đây,
được hi vọng sẽ cải thiện tình hình.

"Các quan sát của chúng ta mang lại một giới hạn trên
mới, vẫn chưa phải là nhỏ nhất, cho lượng nơ-tri-nô
mà chúng ta mong đợi," Mutel cho biết. "Giới hạn này
giúp loại trừ mọt số mô hình về nơ-tri-nô đến từ các
(Ảnh: Đài quan sát thiên văn Quốc gia Hoa kỳ) quầng tinh trong Dải Thiên hà." Để kiểm tra các mô
hình khac, cần phải có các kính thiên văn nhạy hơn
Nhóm nghiên cứu dùng các thiết bị điện tử được thiết nữa.
kế vì mục đích chuyên biệt cho các kính thiên văn vô
tuyến ở VLA(Very Large Array-hệ thống 27 kính "Một số kỉ thuật mà chúng ta phát triển được cho việc
thiên văn cỡ lớn đặt gần nhau ở Bang New Mexico, quan sát phải được mang vào các kính thiên văn vô
Mỹ) với các đầu nhận sóng vô tuyến mới, rất nhạy. tuyến thế hệ kế tiếp, giúp tăng độ nhạy cho các nghiên
Trước tiên, họ kiểm tra lại hệ thống bằng một khinh cứu sắp tới đây," Mutel cho biết thêm. "Khi phát triển
khí cầu nhỏ, đặc biệt sử dụng khí hê-li bay ngang qua khả năng dò tìm các hạt này, chúng ta sẽ mở ra một
VLA. cánh cửa mới trong việc quan sát vũ trụ và thách thức
hiểu biết của chúng ta về nền vật lý thiên văn đương
Trong 200 giờ quan sát, Ted Jaeger, Robert Mutel và đại."
Kenneth Gayley cùng làm việc tại Đại học Iowa
không bắt được bất cứ một hạt nơ-tri-nô năng lượng Theo physorg.com

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 39


Gỡ bỏ sự xù xì
Bí mật về sự phơi sáng của kim
cương Nhưng khi các nhà nghiên cứu áp dụng mô hình này
cho kim cương thật, họ ngạc nhiên thấy rằng nó tiên
Là vật liệu cứng nhất trên trái đất, nhưng tại sao kim đoán chính xác các thí nghiệm sử dụng vật liệu này,
cương lại ánh lên khi được chà xát với một viên kim thậm chí vượt xa những hiểu biết về cơ học đang mô
cương khác? Mới đây, sự bí ẩn có từ thời xa xưa về tả chúng. "Ở điểm này, chúng tôi rất phấn khích với
quá trình mài kim cương đã được làm sáng tỏ bởi các công việc và sẽ phân tích những mô phỏng của chúng
nhà vật lý ở Đức, vừa tạo ra một mô hình để giải thích tôi một cách chi tiết hơn nữa để thấu hiểu quá trình
tương tác dưới dạng ma sát ở cấp độ phân tử. này," Pastewka cho biết.

Nhóm của Pastewka tập hợp các mô phỏng việc mài


kim cương bằng cách sử dụng 70 máy tính chạy trong
một năm, và khám phá ra rằng trong suốt thời gian
mài, bề mặt kim cương biến thành những lớp mềm và
trở nên vô định hình. Các lớp film mỏng này có thể dễ
dàng bị gỡ bỏ hoặc kết hợp với các phân tử o-xi có
trong khí quyển, và tách chúng ra khỏi bề mặt kim
cương.

Việc tạo ra được những lớp mỏng vô định hình này là


vì sự tồn tại của những điểm không hoàn hảo trên bề
mặt kim cương, bao gồm cả việc bám bụi qua thời
gian. Khi một nguyên tử của viên kim cương bị trượt
trên bề mặt kim cương, nó kéo các nguyên tử trên bề
mặt tinh thể của kim cương và đôi khi, tách cả nguyên
tử bám yếu ra khỏi bề mặt này và trở thành một phần
của lớp vô định hình.

Khám phá bí mật để tạo ra những viên kim cương lấp lánh
(Ảnh: iStockphoto/Simfo)

Qua nhiều thế kỉ, các nhà buôn đá quý đã biết cách
làm sáng các viên kim cương bằng việc mài chúng với
các viên bi sắt trộn lẫn với các mảnh kim cương. Chưa
thể lý giải được tại sao cách làm này lại hiệu quả đến
vậy, nhưng kinh nghiệm cho thấy công việc này sẽ
tiến triển tốt hơn nếu kim cương được trộn theo góc
xác định so với các viên bi.

Sự phụ thuộc vào hướng mài kim cương được nghiên


cứu mới đây bởi Lars Pastewka tại Viện cơ học vật
liệu Fraunhofer. Làm việc với các cộng sự ở một vài
Viện khác trên toàn nước Đức, ông phát triển một mô
hình cơ học lượng tử dùng để nghiên cứu tương tác
giữa các film cac-bon giống với kim cương, thường
được dùng trong công nghệ để giảm ma sát cho máy
móc.

Lớp ngoài bị bong ra và trở nên vô định hình.


(Ảnh:Viện công nghệ vật liệu Fraunhofer)

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 40


Giống như một đống giấy vụn các chất vô định hình bất đẳng hướng có thể mở toang
cánh cửa để đạt đến một cấp độ mới trong gia công,
"Hãy tưởng tượng, bạn có một đống giấy vụn trên ước đạt vật liệu từ thiết kế trang sức cho đến các thiết
bàn," Pastewka giải thích. "Bây giờ, bạn cho một nam bị công nghệ cao."
châm di chuyển qua đống giấy này ở một độ cao nhất
định. Bạn không thể giữ nam châm ở độ cao lý tưởng, Tuy nhiên, công việc vẫn chưa dừng lạ ở đây, nhóm
vì vậy nếu độ cao phù hợp, nó sẽ kéo một ít giấy lên của Pastewka đang mở rộng các nghiên cứu về hóa
và số khác vẫn nằm trên bàn." tính của bề mặt kim cương và tiếp tục một bài báo
khác về sự ô-xi hóa của lớp vô định hình này.
Changfeng Chen, một nhà khoa học vật liệu ở Đại học
Nevada, Hoa kỳ rất ấn tượng với nghiên cứu và khả Nghiên cứu chi tiết được đăng trên Nature Materials.
năng ứng dụng công nghiệp của nó. "Nghiên cứu này
mang một ý nghĩa thực tiễn trong ngành công nghệ Tác giả: James Dacey
nano, khi mà sự định hướng của các tinh thể ở thang
nano có thể xác định rõ ràng và điều khiển được," ông Theo physicsworld.com
cho biết. "Tiên đoán về sự phụ thuộc vào hướng của

đôi hoặc tường ba và có cùng tính đàn nhớt với hầu


Loại cao su chịu nhiệt tốt hết các loại cao su si-li-con ở nhiệt độ phòng. Tuy
nhiên, cao su si-li-con chỉ duy trì được tính đàn nhớt
Các nhà nghiên cứu ở Nhật Bản vừa phát triển một trong khoảng nhiệt độ từ -550C đến 3000C. Loại vật
loại vật liệu nhớt đàn mởi (viscoelastic material) có độ liệu mới duy trì độ dẻo trên miền nhiệt độ lớn hơn rất
ổn định trong miền biến thiên nhiệt độ khó tin, từ - nhiều, có thể phục hồi hình dạng của nó sau những
1960C đến 10000C. Đây là lần đầu tiên một loại vật biến dạng và cho thấy sự biến đổi linh hoạt khi bị tác
liệu có tính đàn hồi không kém các vật liệu thông động.
thường nhưng vẫn duy trì trạng thái ở nhiệt độ cao và
trở nên giòn khi lạnh đi.

Các nhà khoa học đã bắt đầu nghiên cứu các ống nano
cac-bon từ 20 năm qua vì vật liệu này có nhiều tính
chất rất đáng chú ý như khả năng kéo căng lớn và dẫn
điện rất tốt. Mới đây, Ming Xu thuộc AIST ở Tsukuba
và các cộng sự đã khám phá một tính chất ngoài mong
đợi của các ống này-tính đàn nhớt trên một miền nhiệt
độ rất rộng.

Vật liệu đàn nhớt hành xử giống như chất lỏng đậm Các kết nối ngẫu nhiên tạo nên khả năng đàn nhớt tuyệt vời của
đặc (ví dụ, mật ong) nhưng lại đàn tính cao, như các loại cao su mới. Ảnh: (Science)
miếng cao su. Một ví dụ về loại vật liệu như vậy là các
bọt po-li-me-được ứng dụng rộng rãi trong các nút bịt Nhóm của Xu bắt đầu bằng việc cho kết tủa các chất
lỗ tai, chúng có thể thay đổi hình dạng thích hợp khi xúc tác kim loại lên một loại si-li-con làm nền. Lớp
gắn vào tai và trở lại nguyên dạng khi gở chúng ra. xúc tác này đặt nền móng cho việc phát triển các ổng
Tính đàn nhớt được tìm thấy trong nhiều loại vật liệu, nano từ một nguồn cac-bon, chẳng hạn như ê-ti-len.
như các loại po-li-me bán tinh thể vô định hình, vật Một giọt nước (100-200 pm) được thêm vào làm tăng
liệu sinh học, tinh thể và thậm chí một số hợp kim. độ dài cho các ống nano và tạo thành các ống dài.

Các kết nối ngẫu nhiên Các ống nano cac-bon thường được làm dài theo kỉ
thuật này, nhưng bằng cách xử lý vừa phải chất xúc
Loại cao su mới được làm từ một hệ thống ngẫu nhiên tác, các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc giảm
kết nối giữa các ống nano cac-bon tường đơn, tường mật độ của các ống nano và tạo thành một hệ thống

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 41


vướng víu các ống này, giống như sự ràng buộc của Yury Gogotsi ở Đại học Drexel cho rằng chất liệu
những cây nho trong một khu vườn. "Điều quan trọng gồm các ống nano gắn kết này "là một loại cao su đa
là, các ống nano cac-bon không đứng riêng lẻ, mà khi tính có thể được dùng trong miền không gian lạnh lẽo
một ống nano dài ra từ bề mặt làm nền, nó tiếp xúc và giữa các thiên thể (trên tàu không gian-ND) hoặc bên
nhận hổ trợ từ các ống khác. Kết quả là tạo nên một hệ trong các lò luyện kim chân không nhiệt độ cao". Với
thống các ống nano liên kết với nhau thông qua lực những phát triển trong tương lai, loại vật liệu này có
Van der Waal." thể tìm thấy ứng dụng không chỉ trên các tàu không
gian mà càng phổ biến hơn ở trái đất, như các sợi
Đóng-mở theo kiểu khóa kéo không nhăn hoặc đế giày đàn nhớt giảm hẳn các va
chạm cơ học.
Theo nhóm nghiên cứu, hệ thống này đạt độ ổn định
trong miền biến thiên nhiệt độ rộng nhờ vào năng Hiện, nhóm nghiên cứu Nhật Bản, gồm những nhà
lượng tiêu hao khi các ống nano bắt đầu hoặc ngưng nghiên cứu thuộc Ủy ban khoa học và công nghệ quốc
tiếp xúc với các ống khác theo kiểu khóa kéo (zip). gia đặt ở Kawaguchi, sẽ làm biến đổi các tính chất đàn
Các ống nano cac-bon cũng có khả năng chịu nhiệt rất nhớt của hệ thống các ống nano để tạo ra một vật liệu
tốt-từ 20000C đến 30000C-vì vậy một miền nhiệt độ mềm hơn, mạnh hơn và đàn tính hơn. "Hướng tiếp cận
rộng lớn có thể nằm trong tầm với của loại cao su này. này cũng giúp chúng ta đạt đến gần hơn nhu cầu ứng
dụng của vật liệu này."
Với tính năng vượt trội, Xu nói rằng họ chưa chắc
chắn là vật liệu mới được tạo thành này là hoàn toàn Công trình được đăng trên Science.
mới và độc nhất vô nhị, chưa từng thấy trước đây hay
không. "Chúng tôi vẫn đang tìm cách áp dụng những Tác giả: Belle Dumé
ưu điểm nhờ vào sự ổn định đối với nhiệt độ của vật
liệu này," Xu cho biết. Theo physicsworld.com

hiệu ứng hút hấp dẫn lên vật chất thông thường, nhưng
Các hạt mới cho thấy liên hệ giữa các nhà vật lý vẫn chưa tìm thấy bằng chứng trực tiếp
vật chất tối và các phản hạt hay về đối tượng này và do vậy, chưa thể biết được nó tạo
thành từ cái gì. Ngược lại, phản vật chất có thể tạo ra
lẫn tránh và nghiên cứu một cách dễ dàng trong phòng thí
nghiệm. Tuy nhiên, Mô hình chuẩn của vật lý hạt vẫn
Các nhà vật lý tại Mỹ và Canada vừa đề xuất một hạt chưa thể giải thích được tại sao phản vật chất lại hiếm
cơ bản mới có thể giúp giải đáp hai khúc mắt quan đến vậy.
trọng của vật lý hiện đại: bản chất của vật chất tối và
tại sao vật chất lại chiếm ưu thế đến vậy so với phản
vật chất?

Một hạt X được đề nghị, có thể phân hủy để tạo thành


hầu hết vật chất thông thường, trong khi phản hạt của
nó sẽ phân hủy thành các hạt phản vật chất còn lẫn
tránh. Nhóm nghiên cứu cho biết, sự tồn tại của hạt X
trong giai đoạn sơ khai của vũ trụ có thể giải thích
được sự phổ biến vượt trội của vật chất thông thường
và vật chất tối thực sự là các hạt phản vật chất còn dấu
mặt.

Vật chất tối là loại vật chất chưa được biết đến nhiều, Các thiết bị dò SuperKamiokande nằm sâu dưới lòng đất 1 km và
chiếm khoảng 80% tổng lượng vật chất của vũ trụ. được thiết kế để tìm kiếm bằng chứng về các phân hủy
proton(Ảnh: Đại học Tokyo)
Mặc dù, sự tồn tại của nó có thể nhận thấy thông qua

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 42


Giả định và sự lẫn tránh các hạt khác. Tuy nhiên, các phản hạt này sẽ khiến
proton phân hủy, điều này bị nghiêm cấm trong Mô
Mới đây, Hooman Davoudiasl ở Phòng thí nghiệm hình chuẩn. Nếu một phản Y va chạm với một proton,
Quốc gia Brookhaven cùng các cộng sự ở TRIUMF và tức thì một tương tác trung gian với hạt X có thể phá
Đại học Columbia, Anh quốc vừa đề xuất một hạt vỡ proton, biến nó thành một kaon mang điện dương
mới, kí hiệu là X, có thể giúp giải quyết hai bí ẩn này. và phản Y thành hạt Φ.
Hạt X có khối lượng khoảng 1000Gev, tức là nặng
hơn proton cả ngàn lần. Hạt mới này có thể phân hủy Một máy dò tìm kiếm phân hủy proton như hệ thống
thành một nơ-trôn hoặc hai hạt giả định còn chưa được SuperKamiokande ở mỏ Kamioka của Nhật Bản, có
biết đến là Y và Φ. Cả hai hạt sản phẩm này có khối thể bắt kaon. Các hạt kaon tạo ra theo cách này sẽ có
lượng khoảng 2-3GeV. Phản hạt của X sẽ phân hủy năng lượng lớn hơn nhiều so với chúng khi tạo ra từ
thành một phản nơ-trôn hoặc một cặp phản Y và phản phân rã proton dựa trên Mô hình chuẩn. Mặc dù, có ưu
Φ. thế về kênh phân rã này của proton nhưng như
Sigurdson cho biết, "Kịch bản này có thể nằm ở giới
Các nhà vật lý đang cố gắng giải thích sự bất đối xứng hạn của khả năng dò tìm hạt."
baryon (sự mất cân bằng giữa vật chất thông thường-
baryon và phản vật chất-phản baryon) bằng cách thừa Mặc dù, có ít nhất ba mô hình liên quan đến sự tạo
nhận sự vi phạm đối xứng CP(đối xứng điện tích-chẳn thành vật chất tối từ sự bất đối xứng baryon được phát
lẽ), là nguyên nhân tạo ra ưu thế cho vật chất hơn là triển, nhưng các dấu hiệu phân hủy proton lại nghiêng
phản vật chất khi xảy ra quá trình phân hủy hạt. Vi về hướng trên đây. Dan Hooper ở Fermilab cho biết,
phạm CP đã được kiểm chứng trong phòng thí "đây là một mô hình rất đáng quan tâm."
nghiệm, nhưng sự thiên vị của vi phạm này cho vật
chất là quá nhỏ so với sự mất cân bằng thực tế. Dấu hiệu từ thực nghiệm

Hạt X cũng cho phép vi phạm đối xứng CP nhưng Matthew Buckley ở Fermilab cho biết, sự chuyển
theo cách mà tác giả Kris Sigurdson của Đại học hướng bất ngờ sang mối liên hệ giữa vật chất tối và sự
Columbia gọi là mẫu phân hủy "âm dương" (hai đối bất đối xứng baryon do những thí nghiệm gần đây
cực trong Thuyết Ngũ hành). Theo cách này, chênh trong việc dò tìm vật chất tối. Mặc dù mô hình WIMP
lệch về độ phổ biến của kênh phân hủy của hạt X dự đoán các hạt vật chất tối có khối lượng vào khoảng
thành nơ-trôn so với kênh phản hạt X thành phản nơ- 100GeV, nhưng các thí nghiệm lại cho thấy khối
trôn tương đương với chênh lệch về độ phổ biến của lượng của các hạt này là vào khoảng 7-8 GeV.
kênh phân hủy phản hạt X thành phản Y và phản Φ so
với kênh hạt X thành Y và Φ. Trong khi hầu hết các Với khối lượng dự kiến lớn như vậy, rõ ràng WIMP
hạt đều bị hủy bởi phản hạt của chúng trong vũ trụ sơ không phải là một ứng cử viên phù hợp. Trong khi,
khai, sự phân bố của các kênh phân rã sẽ ưu tiên vật các thí nghiệm gần đây càng ủng hộ cho liên hệ giữa
chất nhìn thấy và các hạt phản vật chất tối tạo nên vũ vật chất tối và sự bất đối xứng baryon, cũng là lý do
trụ. mà Buckley tin rằng, vấn đề này xứng đáng được quan
tâm hơn trong tương lai.
Tìm kiếm các phân hủy proton
Xem thêm trên Phys. Rev. Lett. 105 211304.
Nhóm nghiên cứu cũng đang tìm cách "bắt" các phản
Y và phản Φ. Không giống như các hạt nặng tương tác Tác giả: Kate McAlpine
yếu(WIMPs) chiếm ưu thế trong các lý thuyết về vật
chất tối, các phản Y và phản Φ không phân hủy với Theo physicsworld.com

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 43


JPL chỉ là một trong nhiều nhóm làm việc cho LISA,
Giai điệu của sóng hấp dẫn nhiệm vụ liên kết giữa Ủy ban Không gian châu Âu và
NASA, dự kến sẽ phóng lên không gian vào năm 2010
Một nhóm các nhà khoa học và kỉ sư tại Phòng thí hoặc sau đó. Vào tháng Tám năm nay, LISA đã được
nghiệm đẩy phản lực của NASA đã tiến thêm một đem ra giới thiệu trước các nhà thiên văn và vật lý
bước nữa gần hơn với việc "nghe" được sóng hấp dẫn. thiên văn dưới sự ủng hộ Hội đồng Nghiên cứu quốc
Những gợn sóng của không-thời gian này được tiên gia Hoa Kỳ.
đoán bởi Albert Einstein vào đầu thế kỉ 20.
Một trong những mục đích căn bản của LISA là dò
Các nhà nghiên cứu đang tiến hành kiểm tra một hệ tìm trực tiếp các sóng hấp dẫn. Các nghiên cứu về
thống la-de có tên gọi antenna giao thoa không gian sóng vũ trụ bắt đầu thu được kết quả vài thập kỉ trước,
dùng la-de (LISA-laser interferometer space antenna), khi năm 1974 các nhà nghiên cứu phát hiện ra một cặp
sẽ được gắn trên các phi thuyền không gian thực hiện sao đôi đã chết (pulsar) đang quay quanh nhau theo
nhiệm vụ dò tìm các tín hiệu yếu ớt của sóng hấp dẫn. quỹ đạo xoắn ốc và tiến lại gần nhau hơn, nhờ vào sự
Thí nghiệm được tiến hành ở phòng thí nghiệm JPL ở mất mát năng lượng không giải thích được. Phần năng
Pasadena, Calif. Đây là một nhiệm vụ không dễ dàng lượng đó được chỉ ra sau này là một dạng sóng hấp
và còn rất nhiều thử thách đang chờ đón phía trước. dẫn. Đó là bằng chứng không trực tiếp đầu tiên về
sóng hấp dẫn, nó cũng mang về một giải Nobel vật lý
Các thí nghiệm mới ở JPL chạm được cột mốc đầy ý vào năm 1993.
nghĩa, khi lần đầu tiên các tiếng ồn hay những thăng
giáng ngẫu nhiên trong chùm la-de LISA được làm LISA không những được mong chờ sẽ "nghe" được
nhỏ lại đủ để phân biệt được những âm điệu ngọt ngào sóng, mà còn mang lại thông tin về nguồn phát ra nó-
của loại sóng hay lẫn tránh này. là những vật nặng như lỗ đen hay các sao đã chết, cất
lên giai điệu vũ trụ khi chuyển động gia tốc trong
"Để dò được sóng hấp dẫn, chúng ta phải tạo ra các không-thời gian. Nhiệm vụ này cũng có thể dò tìm
phép đo có độ chính xác cực cao," như nhà vật lý Bill sóng hấp dẫn do các vật nặng trong Dải Ngân hà cũng
Klipstein tại JPL cho biết. "Các chùm la-de có thể ồn như từ các thiên hà ở xa, cho phép các nhà khoa học
hơn cả những tín hiệu cần đo, vì vậy chúng tôi phải gỡ thâm nhập vào một ngôn ngữ hoàn toàn mới của vũ
bỏ những nhiễu này một cách cẩn thận để có 'tín hiệu trụ.
sạch'; nó giống như việc nghe thấy cái lông chim đang
rơi giữa một trận mưa lớn." Klipstein là đồng tác giả Nhiệm vụ này dự kiến sẽ do ba tàu không gian riêng
bài báo vừa cho đăng trên Physical Review Letters về biệt đảm nhận, được sắp xếp ở cảc đỉnh của một tam
thí nghiệm này. giác khổng lồ trên không gian và liên lạc với nhau
bằng tia la-de. Các tàu không gian này sẽ tham gia vào
hệ mặt trời ở khoảng cách 20 độ so với trái đất. Mỗi
phi thuyền sẽ mang một khối platinum và vàng được
thả nổi tự do trong không gian. Khi sóng hấp dẫn
truyền qua phi thuyền, chúng sẽ khiến cho khoảng
cách giữa các khối này thay đổi một lượng nhỏ khó
nhận ra, nhưng đủ để các thiết bị cực nhạy của LISA
dò thấy nhờ vào các chùm la-de liên kết.

"Sóng hấp dẫn sẽ làm cho các "nút bần" dao động,
nhưng chỉ là một lượng rất nhỏ," Glenn de Vine, đồng
tác giả của bài báo mới đây ở JPL cho biết. "Bạn tôi
từng nói rằng, nó nhẹ như một quả bóng nhỏ cao su
nảy trong bồn tắm."

Đội ngủ JPL đã dành sáu năm để làm công tác kỉ thuật
Mô phỏng vị trí của LISA trong việc đo sóng hấp dẫn. (Ảnh: cho LISA, bao gồm thiết bị có tên gọi máy đo pha,
ESA) dùng để tinh chỉnh các máy dò la-de. Một trong những
vấn đề chính của hệ thống này cũng vừa hoàn tất,

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 44


giảm tiếng ồn la-de được dò bởi các máy đo pha hàng Trong LISA, các chùm sáng la-de được dò bởi các
tỉ lần, đủ để dò thấy tín hiệu sóng hấp dẫn. máy đo pha và sau đó gửi về trái đất. Ở đây chúng
được cho giao thoa theo một quá trình gọi là hiện
tượng giao thoa trễ, vì phải mất một khoảng thời gian
kỉ thuật giao thoa mới được áp dụng. Nếu hình ảnh
giao thoa giữa các chùm la-de gửi về là giống nhau,
nghĩa là các tàu không gian không bị xê dịch so với
nhau. Ngược lại, nếu các hình ảnh giao thoa là khác
nhau, sự dịch chuyển này là tồn tại. Sau khi tất cả các
lý do khác ảnh hưởng đến sự dịch chuyển của các tàu
không gian bị loại bỏ, ta thu được sóng hấp dẫn.

Đó là ý tưởng căn bản. Trong thực tế, có một yếu tố


chính là cho quá trình này trở nên phức tạp hơn. Do nó
mà tàu không gian không thể đứng yên mà thực sự dao
động trong không gian, khi chưa kể đến sóng hấp dẫn.
Một thách thức khác là nhiễu của chùm la-de. Làm sao
biết được những dịch chuyển của tàu không gian là do
Glenn de Vine and Brent Ware tại JPL thực hiện thí nghiệm la-de sóng hấp dẫn hay do các nhiễu la-de?
LISA. (Ảnh: NASA/JPL-Caltech)
Đây chính là câu hỏi mà đội ngủ JPL đang tìm kiếm
Việc này cũng giống như việc dò tìm một proton trong giải pháp tại phòng thí nghiệm của họ với mô hình giả
đống cỏ khô. Sóng hấp dẫn sẽ làm khoảng cách giữa theo LISA. Nhóm đã đưa các nhiễu nhân tạo và ngẫu
các phi thuyền cách nhau 5 triệu km thay đổi khoảng nhiên vào chùm la-de, sau đó tập hợp tất cả các dữ liệu
một pi-co mét, nghĩa là 100 triệu lần nhỏ hơn bề dày thí nghiệm và tiến hành khử nhiễu này. Thành công
của sợi tóc. gần đây của nhóm nghiên cứu cho thấy chúng có thể
nhận ra những thay đổi khoảng cách của các phi
Điểm cốt yếu của kỉ thuật la-de LISA là hiện tượng thuyền mô phỏng vào cỡ pi-co mét.
giao thoa. Sự giao thoa phụ thuộc vào quãng đường
truyền của các chùm sáng la-de (quang lộ-ND) cũng là Về bản chất, họ đã xua đi "tiếng rầm rì" của chùm la-
khoảng cách giữa các tàu không gian, có thể thay đổi de, vì vậy LISA có thể nghe được "tiếng vo ve" trong
do sóng hấp dẫn. Quá trình này cũng tương tự như giai điệu của sóng hấp dẫn.
sóng biển, đôi lúc nó chồng lên nhau để tạo lên ngọn
sóng lớn hơn, nhưng cũng có những lúc chúng triệt Tác giả: Whitney Clavin
tiêu lẫn nhau tạo thành những hõm sóng.
Theo physorg.com
"Chúng ta không thể sử dụng thước đo để đo đạc
khoảng cách giữa các phi thuyền," de Vine cho biết,
"vì vậy chúng tôi dùng la-de. Bước sóng la-de cũng
giống như các điểm đánh dấu thang đo trên thước."

nghiệm ALICE, hứa hẹn cho các nghiên cứu sử dụng


Các thí nghiệm ở LHC mang lại cái ion nặng, đã mang lại hai bài báo khoa học chỉ trong
nhìn mới mẻ về vũ trụ sơ khai vài ngày sau khi bắt đầu chạy các ion chì. Những quan
sát trực tiếp đầu tiên hiện tượng "tôi tia" được thực
Chưa đầy ba tuần sau khi cho chạy các ion nặng, ba hiện bởi hai phòng thí nghiệm liên kết ATLAS và
thí nghiệm nghiên cứu va chạm giữa các ion chì ở CMS.
LHC đã mang lại cái nhìn mới mẽ về vật chất ở thời
điểm ngay sau khi vũ trụ được hình thành. Các thí

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 45


Tôi tia: tên tiếng Anh là jet quenching, là hiện tượng
các chùm ion nặng có năng lượng lớn, cở 5,5TeV như
đang thực hiện ở LHC, được truyền qua một môi
trường các hạt đặc, nóng. Chùm tia thu được có năng
lượng giảm đi, do được "tôi" bởi môi trường. ND

Kết quả được nêu trong một bài báo với sự cho phép
xuất bản của liên phòng thí nghiệm ATLAS và được
đăng trên Tạp chí khoa học Physical Review Lette. Bài
báo của CMS cũng gửi đăng sau đó, và kết quả của tất
cả các thí nghiệm này sẽ được báo cáo tại hội thảo vào
thứ Ba ngày 2 tháng 12 tại CERN. Các dữ liệu va
chạm ion nặng sẽ tiếp tục được thu thập cho tới ngày 6 Mặt cắt của "máy nhồi hạt" ATLAS, thiết bị tạo ra món súp
tháng 12. quark-gluon mới đây. (Ảnh:CERN)

"Thật phấn khích khi biết các thí nghiệm này mang lại "Với các va chạm hạt nhân, LHC trở thành chiếc máy
kết quả nhanh như thế nào, nó gắn liền với một vật lý lý tưởng chế tạo 'Vụ nổ lớn'," người phát ngôn của
rất phức tạp," giám đốc nghiên cứu của CERN Sergio ALICE Jürgen Schukraft cho biết. "Trong một số hoàn
Bertolucci cho biết. "Các thí nghiệm phải cạnh tranh cảnh, hỗn hợp quark-gluon trông giống như chất lưu lý
nhau đế được xuất bản trước, nhưng khi gộp chung tưởng được quan sát thấy ở RHIC, nhưng chúng ta
chúng sẽ mang lại bức tranh hoàn chỉnh và vượt qua cũng lờ mờ nhìn thấy được điều gì đó mới mẻ."
được những trở ngại do các kết quả riêng lẻ mang lại.
Đó là một ví dụ đẹp cho việc cạnh tranh và hợp tác trở Các thí nghiệm ATLAS và CMS sử dụng các máy dò
thành chìa khóa quan trọng trong lĩnh vực nghiên cứu hạt cực mạnh, có khả năng đo đạc ở năng lượng lớn
này." hiếm thấy. Điều này cho phép chúng đo đạc được các
chùm hạt bắn ra từ va chạm. Các chùm hạt được tạo ra
Một trong những mục đích ban đầu của chương trình gồm quark và gluon, là các thành phần cơ bản cấu tạo
chạy ion chì tại CERN là tạo ra vật chất tại thời điểm nên hạt nhân nguyên tử. Trong va chạm proton, các
khởi thủy của vũ trụ. Ngược trở lại, các phản ứng hạt chùm hạt bắn ra theo cặp, theo hai hướng ngược nhau
nhân diễn ra trong vũ trụ nhìn thấy như hiện nay có (bảo toàn động lượng). Tuy nhiên, trong va chạm các
thể không tồn tại: vũ trụ quá nóng và hỗn loạn để các ion nặng, các chùm hạt tương tác hỗn loạn với môi
quark có thể liên kết với nhau nhờ gluon để tạo thành trường đặc nóng xung quanh. Điều này dẫn đến một
proton và neutron, những viên đá đặt nền móng cho dấu hiệu rất khác, được biết đến dưới hiện tượng tôi
các nguyên tố. Thay vào đó, các hạt cơ bản này sẽ "tự tia, khi đó, năng lượng của chùm tia đã giảm đi đôi
do rong chơi" trong món súp plasma quark-gluon. chút, trong khi cường độ tương tác với môi trường
Vượt lên trên những khó khăn, việc tạo ra và nghiên ngày một tăng. Tôi tia là công cụ hữu hiệu trong việc
cứu hỗn hợp plasma này sẽ mang lại cái nhìn sâu sắc nghiên cứu các hành vi của plasma một cách chi tiết.
vào sự tiến hóa của vũ trụ sơ khai, đặc tính tự nhiên
của lực mạnh trong việc kết hợp quark và gluon thành "ATLAS là thí nghiệm đầu tiên cho thấy các quan sát
proton, neutron và việc thống nhất các nguyên tố vào trực tiếp về hiện tượng tôi tia," người phát ngôn của
Bảng tuần hoàn. ATLAS Fabiola Gianotti cho biết. "Khả năng tuyệt
vời của ATLAS trong việc xác định năng lượng của
Khi các ion chì va chạm ở LHC, chúng tập trung đủ các chùm tia giúp chúng ta quan sát thấy sự mất cân
năng lượng trong một miền nhỏ để tạo ra các giọt vật bằng về mặt năng lượng của mỗi cặp tia tạo thành, vì
chất ở thời điểm sơ khai, mà dấu hiệu của sự hiện diện một trong số chúng hầu như bị hấp thụ hoàn toàn bởi
này là biên độ trải rộng của các tín hiệu đo được. Các môi trường. Với kết quả lý thú này, Sự cộng tác được
bài báo ALICE tập trung vào sự tăng đột ngột của các vinh danh cùng với sự hăng hái và nổ lực tuyệt vời của
hạt được tạo ra do va chạm so với các thí nghiệm các nhà khoa học trẻ."
trước đó, và xác nhận plasma nóng tạo ra ở LHC hành
xử như một chất lỏng có độ nhớt rất thấp (chất lưu lý "Thật khó tưởng tượng khi nhìn thấy thời khắc bắt đầu
tưởng), phù hợp với các quan sát trước đó được thực của thời gian, mặc dù ở thang cực bé và các điều kiện
hiện trong va chạm RHIC ở Brookhaven. tới hạn," phát ngôn viên của CMS Guido Tonelli cho
biết. "Từ những ngày đầu tiên của va chạm ion chì, sự

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 46


tôi các chùm tia đã xuất hiện trong dữ liệu của chúng nghiệm ở LHC sẽ mang lại sự hiểu biết sâu sắc về các
tôi trong khi những đột phá khác, như việc quan sát tính chất plasma sơ khai và tương tác giữa quark và
những hạt Z, chưa được nhìn thấy trước đây trong các gluon.
va chạm ion nặng, vẫn đang được nghiên cứu. Thách
thức hiện nay là làm sao tập trung các nghiên cứu lại Với những dữ kiện đang được tiếp tục cập nhật trong
với nhau để mang lại hiểu biết tốt nhất có thể về các hơn một tuần tới, LHC đã hoàn thành mục tiêu của
tính chất của đối tượng vật chất mới và không thường năm 2010, cộng đồng nghiên cứu các ion nặng tại
gặp này." LHC đang chờ đợi các phân tích từ dữ liệu họ thu
được, đóng góp to lớn vào việc hoàn thiện mô hình
Các phép đo ở ATLAS và CMS dự báo một lĩnh vực quark-gluon, hệ quả của vũ trụ ở buổi ban đầu.
mới, sử dụng các tia để thăm dò plasma quark-gluon.
Kỉ thuật tôi tia và các phép đo khác trong ba thí Theo physorg.com

diện của bầu khí quyển giàu ô-xit là phụ hợp với các
Tàu thăm dò Cassani phát hiện quan sát trước đó bởi kính thiên văn Hubble và những
bầu khí quyển chứa ô-xi và cac- bằng chứng Galileo về lớp băng trên các vệ tinh
Europe và Ganymede của Mộc tinh. Tuy nhiên, đây là
bon đi-ôxit ở vệ tinh Rhea của Thổ lần đầu tiên sự hiện diện của ô-xy được tìm thấy ở một
tinh hành tinh hay vệ tinh của nó.

Rhea có đường kính vào khoảng 1 500km và luôn bị


bao phủ bởi một lớp băng (nước) dày. Nhiệt độ trung
bình của bề mặt vệ tinh này vào khoảng -1800C. Bầu
khí quyển vừa được phát hiện với ô-xy và cac-bon đi-
ôxit chỉ dày khoảng 100km, quá mỏng để tạo ra nhiệt
độ và áp suất giống như khí quyển trái đất, là điều
kiện cần thiết cho sự sinh tồn.

Ô-xy được tạo thành khi các phân tử nước phân ly do


các hạt năng lượng cao trong một quá trình gọi là sự
xạ ly (radiolysí-phân ly do phóng xạ). O-xy tạo thành
bị bắn vọt lên bầu khí quyển và bị giữ lại ở đây nhờ
lực hấp dẫn của Rhea. Trong khi, cac-bon đi-ôxit có
nguồn gốc từ lớp băng nằm trong lớp vỏ của vệ tinh
này, hoặc cũng có thể từ các thiên thạch giàu cac-bon
va phải Rhea và bị phân tách bởi các hạt mang điện
theo cách tương tự như tạo ô-xy từ nước đá. Một khả
năng khác nữa đến từ phần bên trong của Thổ tinh.

Vệ tinh này chuyển động trên quỹ đạo cách Thổ tinh
Vệ tinh Rhea của Thổ tinh. (Ảnh: NASA) 527 000km và chịu tác dụng của từ trường của hành
tinh này. Các bức xạ trong bầu khí quyển giàu từ tính
Khi bay qua Rhea, vệ tinh lớn thứ hai của Thổ tinh, này được cho là nguyên nhân phá vở các liên kết hóa
tàu thăm dò Cassini của NASA thông báo đã tìm thấy học của băng trên bề mặt và tạo nên bầu khí quyển.
lớp khí quyển mỏng chứa 70% ô-xi và 30% còn lại là
cac-bon đi-ôxit, hiện đang chống đỡ sự phân tích hóa Lãnh đạo của nhóm nghiên cứu cho biết, việc tìm thấy
học của lớp băng phủ đầy trên bề mặt vệ tinh này. ô-xy trong bầu khí quyển của một vệ tinh bị bao phủ
bởi băng đá và không bức xạ có thể cho thấy mức độ
Các nhà khoa học tại Mỹ, Anh và Đức tham gia phân phổ biến của đối tượng loại này trong vũ trụ, miễn
tích số liệu được gửi về từ tàu Cassini cho biết, sự hiện là khối lượng của vệ tinh (hoặc hành tinh) đủ lớn để

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 47


giữ bầu khí quyển ấy. Ông ấy còn cho biết thêm, khám Thổ tinh là đủ khối lượng để duy trùy bầu khí quyển
phá có thể giúp các nhà khoa học hiểu được ô-xy được của nó, nhưng bầu khí quyển của Titan chủ yếu là ni-
tạo thành ở đâu và như thế nào, giúp việc tổ chức các to và mê-tan nhưng rất ít ô-xy và cac-bon đi-ôxit.
hoạt động nghiên cứu không gian trong tương lai.
Công trình được đăng trên tạp chí Sceince vào ngày
Cassini quay quanh Thổ tinh và các vệ tinh của nó vào 25 tháng 11 năm 2010
năm 2004 và bay qua Rhea vào tháng Ba năm nay ở
độ cao 97km. Chỉ có các vệ tinh Rhea và Titan của Theo physorg.com

sống. Giữa những câu hỏi "xương xẩu" này, "các hệ số


Tốc độ hình thành của các ngôi vật lý nào xác định tốc độ hình thành của các ngôi
sao sao?"

Nhà thiên văn học SAO Charlie Lada, cùng với hai
cộng sự đề xuất một góc nhìn mới cho câu hỏi này
trong bài báo vừa cho đăng trong Tạp chí Thiên văn.
Các nhà khoa học này kiểm tra sự hình thành sao
trong 11 khu vực thiên văn đang có sự hình thành sao.
Các miền này có sự khác nhau rõ rệt về khối lượng
của các ngôi sao, dao động trong khoảng từ 800 đến
100 000 khối lượng của hệ mặt trời.

Tốc độ tạo thành sao trong những miền này cũng rất
khác nhau, từ vài sao mỗi triệu năm đến cả ngàn sao
mỗi triệu năm, như các quan sát hồng ngoại cho biết.
Nhưng các đám mây càng nặng lại không nhất thiết
phải có tốc độ tạo thành sao lớn. Thực tế, đám mây
nặng nhất, tinh vân California, thật sự có tốc độ hình
thành sao rất chậm với năng suất tối thiểu. Những
Vì có mật độ vật chất lớn nên tinh vân California khá chậm chạp miền có năng suất lớn nhất lại nằm giữa các đám mây
trong việc "sinh" sao! (Ảnh: Caltech, Palomar Observatory, "nhẹ" nhất.
Digitized Sky Survey)
Các nhà thiên văn đã tìm thấy chìa khóa dùng để tiên
Các ngôi sao vẫn tiếp tục được tạo thành trên bầu trời,
đoán tốc độ hình thành sao là mật độ vật chất của các
khi những đám mây khí và bụi khổng lồ len lõi giữa
đám mây vượt trên giá trị tới hạn (là mật độ vật chất
các sao tập hợp lại dưới tác dụng của lực hấp dẫn. Quá
cần thiết để các sao có thể tạo thành). Họ ước lượng
trình này dần đi vào ổn định (ngôi sao hình thành) khi
mật độ này bằng cách kiểm tra sự thay đổi độ sáng (độ
sự đốt cháy hạt nhân bắt đầu.
mờ) của ánh sáng nhìn thấy và gần hồng ngoại khi
truyền qua các đám mây. Qua nhiều năm, nhiều tiên
Việc giải đáp những gì đang diễn ra trên kia và
đoán đã được đưa ra (như tổng khối lượng của đám
nguyên nhân do đâu là một lĩnh vực nghiên cứu đầy
mây) nhưng kết quả mới thu được cung cấp bằng
sôi động của thiên văn hiện đại. Nó cũng là chiếc chìa
chứng chắc chắn hơn cả về tầm quan trọng của mật độ
khóa giúp hiểu được cách thức tạo thành các hành
trong việc tiên đoán tốc độ hình thành của các sao.
tinh, các ngôi sao chiếu sáng như thế nào hay cách mà
vũ trụ sớm tạo ra các nguyên tố căn bản cần cho sự
Theo physorg.com

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 48


Thiên hà tiên nữ được tạo thành Ngân hà đôi chút, trong khi thiên hà còn lại vào cỡ
một phần ba so với đối tác va chạm.
từ sự va chạm các thiên hà
Nhóm các nhà thiên văn được lãnh đạo bởi tiến sĩ
François Hammer làm việc tại Đài quan sát thiên văn
Pa-ri, có thể tái tạo lại hầu hết các tính chất của Tiên
nữ như hình dạng đĩa mỏng, trải rộng với miền lồi lớn
ở trung tâm, vành khí và bụi nặng và các ngôi sao già
"hiếu động". Mô phỏng máy tính này còn cho thấy, hai
thiên hà bắt đầu xâm thực nhau bằng một vụ va chạm
khủng khiếp khoảng 8,75 tỉ năm trước trong khi các
phản ứng hạt nhân xảy ra sau đó, cách đây khoảng 3,5
tỉ năm.

Vụ va chạm phải rất khủng khiếp mới tạo ra momen


quay đủ lớn hình thành nên thiên hà Tiên nữ. Đây là
một trong những sự kiện quan trọng và dư chấn mạnh
mẽ nhất trong Nhóm địa phương.
Một mô phỏng mới trên máy tính cho thấy, những thiên hà "hàng
xóm" của Dải Ngân hà là đám mây Ma-gien-len và thiên hà Tiên
nữ, có thể được hình thành từ vụ va chạm của hai thiên hà trong Các mô phỏng máy tính cũng tiên đoán vụ va chạm sẽ
nhiều tỉ năm trước. dẫn đến việc hình thành các dòng lưu chất lớn (được
gọi là cái đuôi thủy triều) hiện vẫn len lõi giữa các sao
Dải Ngân hà nằm trong khu vực thiên văn được gọi là và thậm chí bên trong các sao với tổng khối lượng vào
"Nhóm địa phương", bao gồm khoảng 40 thiên hà với khoảng một phần ba Dải Ngân hà.
hai thiên hà lớn nhất là Tiên nữ và dải Ngân hà của
chúng ta. Cả hai đều là thiên hà nặng, hình xoắn ốc. Các nhà nghiên cứu cho rằng, một dòng lưu chất như
vậy đã hình thành nên các đám mây Ma-gien-len nhỏ
Các nhà thiên văn cho rằng, thiên hà Tiên nữ (M31), và lớn, rồi tiếp tục lần dò vị trí của chúng vào thời
cách chúng ta khoảng 2,5 triệu năm ánh sáng, được điểm vài tỉ năm trước đó. Họ tìm thấy một số lời giải
hình thành từ một vụ va chạm giữa hai hay nhiều thiên cho thấy nguồn gốc của các đám mây này bắt nguồn
hà nhỏ hơn, nhưng ý tưởng này vẫn chưa được kiểm từ thiên hà Tiên nữ.
tra trước đây. Vì vậy, một nhóm các nhà nghiên cứu
tại Pháp và Trung Quốc quyết định xây dựng mô hình Kết quả này ủng hộ cho giả thiết, các thiên hà xoắn
tiến hóa của các thiên hà kiểu này. ốc hầu như được hình thành từ sự va chạm giữa các
thiên hà, trong khi các thiên hà lùn thường được hình
Các mô phỏng được thực hiện trên các máy tính năng thành từ các dòng lưu chất dôi ra từ các vụ va chạm.
suất lớn và sử dụng khoảng tám triệu hạt để đại diện Khám phá này cũng ảnh hưởng đến việc ước lượng
cho khí, vật chất tối và các sao. Họ cũng mô hình hóa lượng vật chất tối có trong các thiên hà.
tương tác hấp dẫn và tương tác lưu dẫn giữa các hạt,
qua đó nhận thấy sự tạo thành của Tiên nữ có thể từ vụ Tác giả: Lin Edwards
va chạm của hai thiên hà: Một thiên hà lớn hơn Dải
Theo physorg.com

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 49


có mật độ năng lượng ổn định 85,6Wh/kg ở nhiệt độ
Siêu tụ graphene phá vỡ kỉ lục lưu phòng và 136Wh/kg ở 800C. Đây cũng là mức cao
trữ nhất cho tới nay mà các siêu tụ làm bằng vật liệu nano
cac-bon lớp đôi có thể đạt tới.

Các siêu tụ điện, hay chính xác hơn là các tụ điện lớp
đôi hay các tụ điện hóa, có thể tích trữ nhiều điện
lượng hơn so với các tụ thông thường rất nhiều. Một
đặc tính quan trọng của các siêu tụ là khoảng cách
giữa các bản tụ rất hẹp, cho phép một lượng điện tích
lớn có thể lưu trữ trong miền thể tích nhỏ bé này.

Thiệt bị vừa được chế tạo bởi Bor Jang làm việc ở
Viện kỉ thuật Nano đặt tại Mỹ và các cộng sự. Nó có
các điện cực làm từ graphene pha lẫn 5wt% chất Siêu
P (chất acetylene màu đen, có tác dụng như chất trợ
dẫn, wt%: phần trăm theo trọng lượng-ND) và 10wt%
chất keo PTFE. Vì là tấm cac-bon chỉ với bề dày một
nguyên tử nên graphene là vật liệu dẫn điện rất tốt,
bền vững và dễ uốn dẻo.

Các nhà nghiên cứu phủ lớp hồ này lên bề mặt các cổ
góp điện và sắp xếp các tụ điện cỡ đồng xu vào một
hộp nhỏ. Lớp tiếp xúc giữa điện cực và chất điện phân
được làm từ chất Celguard-3501, trong khi dung dịch
điện phân là một hóa chất có tên gọi EMIMBF4.

Nạp điện nhanh hơn

Mật độ năng lượng của các siêu tụ này có thể so sánh


với pin ni-ken hi-đrua. "Kỉ thuật mới này tạo ra thiết
bị lưu trữ năng lượng gần bằng năng lượng của một
chiếc pin, trong khi chúng có thể sạc lại trong vài phút
hoặc vài giây," Jang giải thích. "Chúng tôi tin rằng đây
thực sự là một đột phá về công nghệ năng lượng."
Thiết bị này có thể dùng để sạc điện cho điện thoại,
các ca-me-ra kỉ thuật số và mi-crô EVs.

Nhóm nghiên cứu, bao gồm các nhà khoa học đến từ
Angstron Materials, nước Mỹ và Đại học công nghệ
Dalian, Trung Quốc hiện đang làm việc cật lực để cải
tiến khả năng tích trữ của thiết bị này. "Mục đích của
chúng tôi là tạo ra một siêu tụ điện có thể tích trữ
(a) Ảnh chụp của kính hiển vi điện tử của các lớp graphene cong nhiều năng lượng như các pin ion li-ti (với cùng trọng
và (b) ảnh chụp TEM của các lớp graphene phẳng có những chổ lượng) nhưng lại có thể nạp điện trong vòng chưa đầy
chồng lên nhau. (Ảnh: Nano Lett.) hai phút," Jang cho biết.

Các nhà nghiên cứu ở Mỹ vừa chế tạo thành công một "Mặc dù tiết diện bề mặt lớn (có thể đạt đến 2
siêu tụ điện dựa trên graphene có khả năng tích trữ 675m2/g) nhưng điện dung của các siêu tụ này khó đạt
điện năng không thua kém so với các loại thông đến 550F/g vì các tấm graphene có xu hướng tụ đống
thường như pin ni-ken hi-đrua, nhưng quá trình sạc lại với nhau," Jang giải thích." Chúng tôi đang cố gắng
hoặc phóng điện của sản phẩm mới này chỉ diễn ra khắc phục trở ngại này bằng cách phát triển một
trong vài phút, thậm chí vài giây. Thiết bị vừa chế tạo hướng mới ngăn cản các tấm graphene chạm vào

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 50


nhau. Điều này có thể đạt được nếu sử dụng các tấm Tác giả: Belle Dumé
graphene cong thay vì các tấm phẳng."
Theo physicsworld.com
Công trình được đăng trên Nano Letters.

tối được biết đến để có thể tiến hành đo đạc nhằm


Các thiên hà đôi cho biết phân bố phân biệt nó với các ứng cử viên khả dĩ khác.
của vật chất tối và dạng hình học
Các tiếp cận mới được đề ra bởi hai nhà vật lý làm
của vũ trụ việc tại Đại học Provence ở Marseille, Christian
Marinoni và Adeline Buzzi, sẽ giúp làm sáng tỏ vấn
đề này, đồng thời cũng chỉ ra dạng hình học của không
gian. Họ tiến hành so sánh hình dạng đã biết của các
thiên thể với hình dạng của chúng qua quan sát thiên
văn.

Như đã biết trước đây, các nhà thiên văn không thể đo
trực tiếp khoảng cách, và do đó hình dạng của các
thiên thể vì chúng ở cách xa chúng ta. Thay vì vậy, họ
tiến hành đo mức độ dài thêm của bước sóng ánh sáng
mà các thiên thể bức xạ khi các bức xạ này đến với
chúng ta. Đây là phương pháp đo độ dịch chuyển đỏ,
nó cho biết các thiên thể chuyển động ra xa chúng ta
nhanh như thế nào.

Dạng hình học bất thường

Theo định luật Hubble, tốc độ rời xa nhau của các


thiên thể tỉ lệ với khoảng cách giữa chúng, điều này
giúp chúng ta tính được khoảng cách đến các thiên thể
thông qua tốc dộ của chúng. Nhưng nếu không gian
Hướng của các cặp thiên hà đôi biểu lộ hình học của không gian
giữa thiên thể và người đo có dạng hình học bất
và phân bố vật chất tối (Ảnh: NASA).
thường hoặc nếu vũ trụ thực sự dãn nở gia tốc, thì các
Một phương pháp mới dùng để xác định dạng hình phép đo khoảng cách không còn chính xác nữa. Vì
học của vũ trụ xác nhận vai trò thống trị của năng vậy, ý tưởng này dẫn đến sự biến đổi của các đại
lượng tối trong vũ trụ và qua đó dọn đường cho ý lượng đặc trưng cho hình học của vũ trụ và cường độ
tưởng, dạng năng lượng hiếm gặp này được mô tả bởi năng lượng tối cho tới khi các khoảng cách cần đo đáp
hằng số vũ trụ Einstein. Kỉ thuật này được phát triển ứng được kỳ vọng của thí nghiệm.
bởi các nhà vật lý học tại Pháp, liên quan tới một một
phép đo tương đối đơn giản về sự định hướng của các Nguyên lý này được đề xuất lần đầu tiên bởi hai nhà
cặp thiên hà đôi ở xa chúng ta. thiên văn học George Alcock và Bohdan Paczy vào
năm 1979, nhưng rất khó để ứng dụng vào thực tiễn vì
Khoảng hơn một thập niên trước, một vài phương hiệu ứng dịch chuyển đỏ do chuyển động địa phương
pháp quan sát như phép đo các vụ nổ siêu tân tinh ở của các thiên thể bị che mờ bởi sự dãn nở của vũ trụ.
xa, đã cung cấp bằng chứng mạnh mẽ cho thấy sự dãn Những gì Christian Marinoni và Adeline Buzzi đang
nở tăng tốc của vũ trụ. Các nhà vũ trụ học tin rằng, sự làm là nghiên cứu những hệ mà chuyển động địa
dãn nở này là do năng lượng tối, dạng năng lượng có phương có thể bị loại bỏ một cách trực tiếp. Họ không
áp suất âm chống lại tác dụng hút hấp dẫn. Nhưng thật đo đạc hình dạng mà thay vào đó, họ xác định hướng
không may, còn quá ít những tính chất của năng lượng của các cặp thiên hà cách trái đất khoảng vài tỉ năm
ánh sáng đang quay quanh nhau. Họ lập luận rằng các
Bản tin Vật lý tháng 12/2010 51
cặp thiên hà như vậy sẽ có hướng tùy ý, nên một tập Marinoni cho biết, kỉ thuật mà họ sử dụng là một cách
hợp lớn của chúng sẽ cho một phân bố về hướng tiếp cận đơn giản và trực tiếp để hiểu bản chất của
ngang bằng nhau (ngẫu nhiên). Bất cứ một sự xê dịch năng lượng tối. Phương pháp này không sử dụng bất
nào trong phân bố này sẽ cho biết ảnh hưởng của hình cứ một giả thiết nghi vấn nào khác. "Nếu sử dụng
học của không gian và của năng lượng tối. những kỉ thuật đơn giản, bạn có thể tránh thành kiến
(do nghi ngờ vào các giả thiết thêm vào-ND)", ông
Để đối chiếu kỉ thuật này với các quan sát thực tế, họ nói. "Vũ trụ học là một khoa học mà các lỗi hệ thống
đo đạc hướng của các cặp thiên hà nhờ vào dữ liệu lấy luôn hiển hiện."
từ DEEP2 và SDSS (2 trạm đo phổ và dịch chuyển đỏ
của các thiên hà đặt tại Mỹ) rồi định cỡ chuyển động Alan Heavens ở Đại học Edinburgh, người viết góp ý
của chúng. Kết quả thu được phù hợp với mô hình cho bài báo, cũng đồng ý với phương pháp mới này là
chuẩn vũ trụ học, theo đó, vũ trụ là phẳng tuân theo "đẹp và trực tiếp". Nhưng ông cũng lưu ý, cần phải
hình học Euclide và năng lượng tối chiếm khoảng kiểm tra lại giả thiết rằng, tính chất chuyển động địa
70% đóng góp năng-vật chất của toàn vũ trụ. phương của các thiên hà cách chúng ta 7 tỉ năm ánh
sáng là tương đương nhau, tức là có hoàn toàn ngẫu
Lựa chọn hằng số vũ trụ nhiên hay không.

Họ cũng tính toán giá trị của cường độ năng lượng tối Xem thêm trên Nature 468 539.
và nhận thấy nó đến từ hằng số vũ trụ, đại lượng mà
Einstein thêm vào phương trình trường của mình để vũ Tác giả: Edwin Cartlidge
trụ trở nên tĩnh. Nếu điều này được thừa nhận, lực đẩy
sẽ không đổi trong suốt quá trình tiến hóa của vũ trụ Theo physicsworld.com
và tương ứng với năng lượng chân không, được định
hình từ cơ học lượng tử.

Không tìm thấy các lỗ đen nhẹ


Rất khó để lần ra dấu vết của các lỗ đen có khối lượng
gấp vài lần khối lượng Mặt trời, có thể chúng không
tồn tại. Vì vậy, việc tìm thấy chúng sẽ mang lại nhiều
ý tưởng mới về các cách mà lỗ đen được tạo thành.

Các ngôi sao có khối lượng không nhỏ hơn 8 lần khối
lượng Mặt trời sẽ bùng nổ như các Siêu tân tinh vào
trước khi kết thúc sự sống của chúng. Nếu phần lõi
còn lại nặng cỡ hai đến ba lần khối lượng Mặt trời, thì
chúng sẽ biến thành sao nơ-tron. Nếu phần lõi này
nặng hơn, chúng sẽ tạo thành lỗ đen.

Feryal Özel và các cộng sự tại Đại học Arizona ở


Tucson đã tiến hành nghiên cứu 16 hệ thống trong Dải
Ngân hà có chứa một lỗ đen và một ngôi sao đồng
hành với nó. Họ nhận ra rằng, không tìm thấy các lỗ
đen nằm trong khoảng từ 2 đến 5 lần khối lượng Mặt
trời. Điều này càng không thể được giải thích do giới
hạn của việc quan sát. "Các lỗ đen kiểu này dường Những vụ nổ "hoành tráng" như thế này thường thành sao nơ-
tron, thay vì lỗ đen.
như không tồn tại," Özel cho biết. Công trình sẽ được
(Nguồn wikipedia.com)
đăng trên Chuyên san Vật lý thiên văn của Mỹ.

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 52


Nếu kết quả này được thừa nhận, chúng có thể mang thành sao nơ-tron, sẽ bắn ra lớp vỏ "dày hơn" so với
lại góc nhìn mới về cách mà các ngôi sao suy sụp và các ngôi sao nặng hơn, tạo thành lỗ đen. Do vậy, các
bùng nổ, Chris Fryer ở Phòng thí nghiệm quốc gia Los lỗ đen giữ lại phần khối lượng lớn hơn. Điều này cũng
Alamos đặt tại New Mexico cho biết. giải thích vì sao những lỗ đen nhỏ lại khan hiếm đến
vậy.
Các ngôi sao lớn hơn được cho là sẽ bùng nổ với năng
lượng thấp hơn các ngôi sao nhỏ, Fryer nói. Điều này Theo Newscientist.com
có nghĩa là, khi bùng nổ các ngôi sao nhẹ hơn, tạo

Đại học Aalto, Phần Lan và Litao Sun ở Đại học


Tạo ra miền cấm trên graphene Đông Nam, Nam Kinh, Trung Quốc và Banhart. Họ
phát triển một phương pháp để bổ sung tính chất cho
"Graphene mang lại nhiều ứng dụng hứa hẹn trong graphene. Công trình này được đăng trên Physical
nghành điện tử nano (nanoelectric)," Florian Banhart Review Letters với tên gọi "Sự di trú và sự định xứ
nói với PhysOrg.com, "nhưng nó không có miền cấm. của các nguyên tử kim loại trên màn graphene căng."
Vấn đề này đã được hiểu rõ. Không có miền cấm, sự
đảo mạch cần thiết trong các thiết bị điện tử sẽ gặp "Ý tưởng ở đây là có thể gắn một số thứ lên bề mặt
khó khăn." graphene để thay đổi tính chất của nó, giúp tạo ra các
miền cấm," Banhart cho biết.
Banhart, nhà khoa học làm việc tại Đại học
Strasbourg, nước Pháp tin rằng sẽ có giải pháp cho Banhart và cộng sự đã tạo ra các lớp graphene bị lỗi.
vấn đề này. "Những ai thử khắc phục vấn đề này "Chúng tôi dùng một chùm điện tử để làm lỗi
thường cố gắng tạo ra một vài tính chất khác để có graphene. Trong thí nghiệm, các nguyên tử tungsteng
miền cấm. Giải pháp của chúng tôi là kích thích các được dùng để "sửa" những lỗi này. Những điểm lỗi
nguyên tử kim loại liên kết với graphene để tạo ra lỗi trên graphene sẽ bẫy các nguyên tử tungsteng, tạo nên
trong nó." các liên kết bền vững," Banhart cho biết.

Việc "sửa lỗi" sẽ làm tăng khả năng hoạt động của
graphene, tạo ra sự liên kết với các nguyên tử khác.
"Bề mặt graphene thường khá trơ," Banhart giải thích,
"nhưng những khuyết điểm dạng vòng năm cạnh hay
bảy cạnh sẽ làm tăng hoạt tính của nó. Chúng tôi quan
sát thấy sự tăng khả năng hoạt động hóa học ở
graphene."

Mặc dù, Banhart và các cộng sự hi vọng công việc của


họ sẽ tạo động lực cho việc chế tạo các thiết bị điện tử
dùng kỉ thuật nano nhưng ông cũng cho biết, điều này
không cho thấy bằng chứng là đã tạo được các miền
cấm. "Có lẽ tungsteng chưa phải là vật liệu phù hợp.
Chúng tôi sử dụng nó vì nó lớn và dễ nhìn thấy dưới
kỉnh hiển vi khi chúng bị bẫy bởi graphene."
Do không có miền cấm, việc đảo mạch trong các thiết bị điện tử
sử dụng graphene sẽ gặp khó khăn.
Việc sử dụng tungsteng còn có lợi ích khác. Nó giúp
chỉ ra rằng, có thể gắn kết các nguyên tử kim loại với
Nhóm nghiên cứu gồm có Ovidiu Cretu và Julio
graphene nhằm khắc phục các khuyết tật trên bề mặt
Rodríguez-Manzo tại Đai học Stasbourg, Arkady
graphene. Banhart cũng cho biết thêm, công việc gần
Krasheninnikov ở Đại học Helsinki, Risto Nieminen ở

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 53


đây của nhóm nghiên cứu mở ra khả năng sử dụng kỉ theo hướng này. "Càng nhiều thí nghiệm sẽ giúp
thuật này để bổ sung một số tính chất cục bộ cho chúng ta có thể bắt đầu mô hình hóa cấu trúc điện tử
graphene. "Phương pháp của chúng tôi có thể được của graphene một cách chính xác hơn. Càng nắm bắt
dùng trong tương lai gần, giúp việc điều khiển các tính được các tính chất của chúng, ta càng dễ điều khiển
chất điện tử của graphene được tốt hơn." chúng hơn để tạo ra các miền cấm và như vậy có thể
ứng dụng chúng vào các thiết bị điện tử sử dụng kỉ
Bước kế tiếp là làm sao để bẫy các nguyên tử khác thuật nano," Banhart kết luận.
dựa vào các khuyết điểm trên graphene. Banhart và
các cộng sự của ông muốn thực hiện nhiều thí nghiệm Theo Physorg.com
hơn nữa để kiểm tra các tính chất điện tử của graphene

Trong thực tiễn, điều này có thể được thực hiện bằng
Bóc trần "đường rò" vướng víu cách biểu diễn các phép đo bằng hai hạt lượng tử tách
lượng tử biệt.

Một nhóm vật lý quốc tế, bao gồm các nhà khoa học Đa số thí nghiệm kiểm tra (thí nghiệm Bell-Bell's
làm việc tại Đại học Queensland, đã tiến gần đến một tests) đều phù hợp với các nguyên lý của cơ học lượng
"đường rò" (loop-hole) trong một thí nghiệm giải thích tử, nhưng các nhà nghiên cứu vẫn nghi ngờ về giá trị
một trong những hiện tượng kỳ lạ nhất của khoa học, của những kiểm nghiệm này do nhận thấy sự tồn tại
sự vướng víu lượng tử. của các "đường rò" như đường rò dò tìm hạt (detection
loophole-không phải tất cả các hạt đều dò tìm được),
Vướng víu lượng tử là một hiện tượng lượng tử liên đường rò địa phương (locality loophole-hệ quả của
kết giữa hai hạt (như photon chẳng hạn) theo cách, cứ một phép đo có thể ảnh hưởng đến hệ quả của một
làm thay đổi trạng thái của một hạt thì lập tức ảnh phép đo khác), hoặc tính tùy ý trong việc lựa chọn các
hưởng đến hạt kia một cách tức thời, thậm chỉ khi đường rò (the freedom of choice loophole-sự lựa chọn
chúng cách nhau cả năm ánh sáng. trong tập hợp các đường rò ảnh hưởng hoặc bị ảnh
hưởng bởi các ẩn biến của các cặp hạt).
"Mặc dù thành công vang dội của cơ học lượng tử, sự
đầy đủ về mặt thực nghiệm của hiện tượng vẫn chưa
được chứng minh sau hơn 75 năm," tiến sĩ Alessandro
Fedrizzi hiện đang làm việc tại chuyên nghành toán và
vật lý tại đại học Queensland cho biết.

Vào năm 1935, các nhà vật lý Albert Einstein, Boris


Podolsky và Nathan Rosen (EPR) lập luận trong một
bài báo nổi tiếng rằng "miêu tả của cơ học lượng tử
vào thế giới thực tại vật lý là chưa hoàn chỉnh".

Theo EPR, tồn tại một vài biến số khác (ẩn biến-
hidden variable, như cách gọi của 3 tác giả trên) dùng
để giải thích các kết quả chẳng mấy trực quan của thực
nghiệm liên quan đến các hạt vướng víu.

Năm 1964, John Bell đưa ra bất đẳng thức Bell làm cơ
sở cho việc kiểm tra sự tồn tại của các ẩn biến này.
Trong nghiên cứu mới đây, được đăng tải trực tuyến
Trong một thí nghiệm, bất đẳng thức này chứng tỏ trên chuyên san của Viện hàn lâm khoa học Hoa Kỳ
rằng các tương quan lượng tử có thể mạnh hơn khi (PNAS) vào ngày 1/11/2010, một nhóm nghiên cứu đã
được giải thích bằng lý thuyết ẩn biến địa phương dẫn ra một thí nghiệm Bell nhằm thu gọn hai đường rò
được đưa ra trước đó bởi EPR.
Bản tin Vật lý tháng 12/2010 54
trong số đó: địa phương và, lần đầu tiên, sự tùy ý chọn Các tác giả đi đến kết luận, thí nghiệm này là gần nhất
lựa. với thí nghiệm Bell đường rò-(lựa chọn đường rò) tự
do (loophole-free Bell's test) được thực hiện tới đây.
Các nhà nghiên cứu sắp đặt các photon vướng víu ở
hai đảo thuộc Đại Tây Dương. Họ tiến hành đo đạc "Chúng ta sẽ tiếp tục theo đuổi thí nghiệm Bell đường
cẩn thận vị trí và số sự kiện bức xạ photon, tập hợp rò-tự do và có thể thành công trong thời gian tới," tiến
các lựa chọn (được tạo bởi những cái sinh số lượng tử- sĩ Fedrizzi cho biết.
quantum number generator) và các phép đo (được tiến
hành bởi những cái chuyển quang điện tốc độ cao). "Tuy nhiên, việc đạt đến gần sự tự do chọn lựa các
đường rò sẽ làm giảm uy thế của những lý thuyết cổ
Với bốn phép đo dài 600 giây trên khoảng cách điển hiện đang dùng để giải thích cơ học lượng tử và
144km, các nhà nghiên cứu đếm được 19.917 cặp là bước tiến căn bản trong việc nắm bắt vấn đề này
photon vướng víu, vi phạm bất đẳng thức Bell. trong khoa học."

Theo Physorg.com

Ngôi sao này, gọi là HIP 13044, là thành viên của


Lần đầu tiên tìm thấy hành tinh từ nhóm sao Helmi không thường thấy. Quỹ đạo của
một thiên hà khác chúng làm thành những hàng dài bên trên và bên dưới
đĩa thiên hà, nơi mà Mặt trời và các ngôi sao khác
Hành tinh đầu tiên được tìm thấy đang quay quanh trong giải Ngân hà tọa lạc. Các sao Helmi này được
một ngôi sao, được cho là đến từ một thiên hà khác. cho là tàn dư của một thiên hà nhỏ đã rơi vào dãi Ngân
Có một điều kì lạ là, ngôi sao này cũng chứa các hà cách đây khoảng 6 đến 9 tỉ năm.
nguyên tố nặng cần thiết để tạo nên sự sống hơn bất cứ
hệ ngôi sao-hành tinh nào tìm thấy trước đây. Sự khan hiếm kim loại

Thực ra vào năm ngoái, các nhà vũ trụ học cũng ra


thông báo một hành tinh kiểu này cũng tồn tại ở gần
thiên hà Andromeda, nhưng sự hiện diện của nó vẫn
chưa được công nhận. Vì vậy, hành tình vừa được tìm
thấy, gọi là HIP 13044 b, được thừa nhận là lần đầu
tiên.

"Sự hòa trộn vũ trụ này (giữa thiên hà nhỏ và dải Ngân
hà chúng ta) mang lại một hành tinh ngoại thiên
hà(extragalactic-xem thêm trên wikipedia.com)," như
phát biểu của Rainer Klement, cũng là thàhn viên của
nhóm nghiên cứu tại Viện Max Planck.

Cùng với nguồn gốc không rõ ràng của nó, ngôi sao
Nguồn: ESO/L Calçada chủ này còn gây lúng túng cho giới khoa học vì nó
chứa một vài nguyên tố nặng hơn hi-đrô và hê-li hơn
Nặng hơn Mộc tinh 1,25 lần, hành tinh vừa được tìm bất cứ ngôi sao có hành tinh nào được tìm thấy trước
thấy cách trái đất 2300 năm ánh sáng đang quay quanh đây. Phổ ánh sáng cho thấy lượng sắt trong nó vào
một ngôi sao già đang phồng lên (Mặt trời của chúng khoảng một phần trăm lượng sắt có trong Mặt trời.
ta cũng sẽ trải qua giai đoạn này) và nhẹ hơn Mặt trời
đôi chút. Johny Setiawan làm việc tại viện Max Planck Hành tinh này được hình thành từ đĩa bụi và khí dôi ra
về thiên văn tại Heidelberg, nước Đức và các đồng sau khi tạo thành sao chủ. Trong lý thuyết hình thành
nghiệp đã tìm thấy hành tinh này bởi lực hấp dẫn của hành tinh đang có ưu thế hiện nay, gọi là sự tích tụ lõi,
chúng làm xê dịch ngôi sao chủ. các hạt bụi tập trung lâu ngày tạo thành đá, một vài vật

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 55


thể bằng đá trong số đó lớn dần lên bằng cách hút số Carnegie ở Washington DC, người không thuộc nhóm
khác và cả bụi khí quanh nó để tạo thành hành tinh khí nghiên cứu.
khổng lồ kiểu như Mộc tinh.
Boss đề ra một kiểu cơ học ngược lại và tỏ ra có ưu
Kịch bản bị đảo lộn thế hơn, trong đó những miền đặc hơn của đĩa vật chất
này sẽ co sụp lại do hấp dẫn của chúng tạo thành hành
Bụi được tạo thành từ các nguyên tố nặng, vì vậy các tinh. Trong kịch bản này, các hành tinh có thể tạo
ngôi sao cần có thời gian để trưởng thành (tổng hợp thành chủ yếu từ khí mà không cần phải hình thành
thành các nguyên tố nặng từ các nguyên tố nhẹ hơn) các lỏi bằng đá như trước đây.
và phun chúng ra ngoài để tạo thành hành tinh theo
như kịch bản này. Chi tiết xin xem thêm trên Science (DOI:
10.1126/science.1193342)
Điều này cho thấy hành tinh phải được hình thành
theo cách khác, theo như Alan Boss làm việc tại Viện Theo NewScientist.com

Bản tin Vật lý tháng 12/2010 56


WWW.THUVIENVATLY.COM

Bản Tin Vật Lý

 Thư Viện Vật Lý


www.thuvienvatly.com
banquantri@thuvienvatly.com
Tháng 12 năm 2010

Nội dung: Trần Nghiêm – trannghiem@thuvienvatly.com


Thới Ngọc Tuấn Quốc - tuanquoc511@yahoo.com
Biên tập: Trần Triệu Phú – trieuphu@thuvienvatly.com
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.

You might also like