Ban tin vat ly thang 05 nam 2008

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.32 MB, 48 trang )

Trần Nghiêm (hiepkhachquay)

Kiên Giang, tháng 5/2008

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

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

Bình minh c

ủ

a memristor

Như tất cả các sách giáo khoa điện tử thông dụng đều sẽ xác nhận, bất kì mạch điện thụ
động nào cũng có thể được chế tạo với sự kết hợp của chỉ ba linh kiện chuẩn: điện trở, chống lại
dịng điện tích; cuộn cảm, chống lại bất kì sự thay đổi nào ở dịng điện tích; và tụ điện, dụng cụ
tích trữ điện tích. Nhưng, nếu như nghiên cứu do các nhà vật lí ở Mĩ thực hiện được làm theo, thì
các sách giáo khoa phải viết thêm một linh kiện chuẩn thứ tư: đó là ―memristor‖.

Nói đơn giản thì một memristor ―ghi nhớ‖ lượng điện tích đã chạy qua nó và hệ quả là
thay đổi điện trở của nó. Hiệu ứng được tiên đoán vào năm 1971 bởi người kĩ sư điện tử Leon
Chua, nhưng những manh mối duy nhất rằng nó thật sự tồn tại đã có mặt trong các bài báo cáo
về các vịng ―histerisis‖ kì lạ trong mối quan hệ dòng điện – hiệu điện thế của các dụng cụ màng
mỏng. Điều này có nghĩa là khi hiệu điện thế tăng thì dịng điện tn theo một mối quan hệ khác
với khi hiệu điện thế giảm.

―[Các nhà khoa học] về cơ bản đã báo cáo hành vi này như một sự hiếu kì hay một bí ẩn
với một chút cố gắng giảng giải vật lí cho quan sát đó‖, theo Stanley Williams thuộc Phịng thí
nghiệm Hewlett Packard ở Palo Alto, California. ―Không ai liên hệ được cái họ nhìn thấy với
một nhớ kháng‖. Nay Williams và các đồng sự đến từ Hewlett Packard đã chế tạo được những
memristor đầu tiên.

Nhằm chế tạo memristor của họ, đội Williams trước tiên xem xét nhớ kháng có thể phát

sinh như thế nào ở mức độ nguyên tử. Họ đi đến một mơ hình phân tích của memristor gồm một
mẫu bán dẫn mỏng chứa hai miền khác nhau: miền pha tạp cao có điện trở thấp, và miền khơng
pha tạp có điện trở cao. Khi thiết đặt hiệu điện thế hai đầu mẫu bán dẫn, nó làm cho một số chất
cho trôi giạt nên điện trở kết hợp thay đổi, từ đó tạo ra hiệu ứng histerisis đặc trưng của nhớ
kháng.

Để đưa mơ hình này vào thực tiễn, đội của Williams đã gắn một lớp titanium dioxide pha
tạp chất vào một lớp titanium dioxide không pha tạp chất. Qua phép đo dòng điện – hiệu điện thế,
họ tìm thấy nó thật sự biểu hiện hiệu ứng histerisis của nhớ kháng (Nature 453 80).

Chua phát biểu với <i>physicsworld.com</i> rằng ông ―thật sự ấn tượng‖ là đội California đã
chứng minh được lí thuyết của ông. ―Đa số những hành vi không theo quy tắc đã được báo cáo
rộng rãi trong giới vi điện tử học trong thập kỉ qua bây giờ có thể hiểu dễ dàng là sự biểu hiện
của động lực học nhớ kháng‖, ơng nói. ―Nó báo trước một sự chuyển hướng khuôn mẫu không
chỉ trong kĩ thuật, mà còn trong khoa học nữa‖.

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

<b>2 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

lơgic số. Trong số này có một loại mới của bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên không biến đổi, hay một
dụng cụ có thể mơ phỏng các synapse – mối nối giữa các neuron – trong não.

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

Ánh sáng c

ự

c quang b

ị

phân c

ự

c

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

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<b>3 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Cực quang Borealis (hay ánh sáng phương Bắc) và cực quang Australis là những màn
trình diễn ngoạn mục của ánh sáng có thể trơng thấy ở các vĩ độ cao và trung bình. Cực quang
xuất hiện khi các hạt tích điện (chủ yếu là electron và proton) do Mặt trời phát ra bị tập trung và
gia tốc bởi từ trường của Trái đất. Người ta tin rằng những hạt này đi theo các quỹ đạo xoắn ốc
theo các đường sức từ của Trái đất.

Duncan đã xem xét cái xảy ra khi các electron xoắn cuộn như thế va chạm với các
nguyên tử chất khí ở trên khoảng 200 km trong bầu khí quyển. Ông đề xuất rằng các electron
truyền năng lượng sang các nguyên tử, đưa chúng vào một trạng thái lượng tử bị kích thích nhất
định. Khi chúng quay trở lại trạng thái cơ bản, các nguyên tử phát ra ánh sáng với sự phân cực
nhất định qua quá trình huỳnh quang. Và vào một đêm trong năm 1958, ông đã đo được mức độ
phân cực 30% trong ánh sáng đến từ bầu trời phương nam ở Tasmania.

<b>Các nguyên tử xơ đẩy nhau </b>

Tuy nhiên, các nhà vật lí hàng đầu lúc bấy giờ không tán thành kết quả của Duncan vì,
trong quá trình phát xạ ánh sáng, nguyên tử được trơng đợi vẫn ở trạng thái kích thích trong một
số thời gian nào đó. Trong thời gian này, nó sẽ bị xơ đẩy bởi các ngun tử chất khí khác ở xung
quanh – hay như các nhà nghiên cứu bè bạn thời kì đó tranh luận – chúng sẽ phá hỏng sự phân
cực. Kết quả là thành quả của Duncan nhanh chóng bị nghi ngờ và lãng quên.

Nay Roland Thissen và các đồng sự tại Phịng thí nghiệm Khoa học Hành tinh CNRS ở
Grennoble, Pháp, và các cộng tác viên ở Hà Lan và Na Uy, vừa xác nhận rằng ánh sáng cực
quang thật sự bị phân cực (<i>Geophys Res Lett</i><b>35</b> L08804). Đội nghiên cứu tập trung vào ánh sáng
đỏ phát ra từ các nguyên tử oxygen huỳnh quang và tìm thấy nó có độ phân cực tối đa 6% khi nó
đi vào thiết bị của họ.

Con số này được trông thấy trong những thời khắc ―yên ắng‖ giữa các sự kiện cực quang
khả kiến khi ánh sáng vẫn đang được tạo ra mặc dù nó khơng thể nhìn thấy bằng mắt trần. Sự
phân cực giảm xuống còn khoảng 2% khi cực quang là khả kiến.

Sự suy giảm này, theo Thissen, nghĩa là những người chỉ trích Duncan ít nhất có phần
nào đó đúng. Trong cực quang khả kiến, các electron va chạm được cho là có năng lượng cao
hơn ở những thời khắc yên ắng. Điều này có nghĩa là các electron truyền nhiều năng lượng của
chúng hơn cho oxygen ở những thời khắc yên ắng – và quá trình nhường năng lượng thêm vào
này trước khi phát ra ánh sáng đỏ có xu hướng ―chặn đứng‖ sự phân cực, Thissen nói.

Quan sát được thực hiện bằng một kĩ thuật quang chuẩn gồm việc tách ánh sáng từ vùng
cực quang thành hai kênh, và truyền một kênh qua một bộ lọc phân cực. Sự phân cực của ánh
sáng có thể xác định bằng cách so sánh cường độ ánh sáng trong kênh lọc và kênh không lọc.

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

<b>4 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

theo Thissen. Điều này có thể giúp các nhà thiên văn thu được sự hiểu biết tốt hơn về từ trường
lẫn khí quyển bao quanh những thế giới xa xơi này.

Ba thành viên của đồn thám hiểm Svalbard với dụng cụ dùng để đo sự phân cực của ánh sáng phát ra từ cực quang.
Từ trái sang phải là Jean Lilensten, Guillaume Gronoff và Mathieu Barthélemy

Ở đây, trên Trái đất này, các nghiên cứu phân cực có thể mang đến sự hiểu biết tốt hơn về
những thời khắc yên ắng trong cực quang và nguyên nhân ánh sáng có thể đột ngột bừng lên –
thường làm hỏng sự truyền thông vô tuyến và những cơng nghệ khác.

Buồn thay, Duncan khơng sống để nhìn thấy ý tưởng của ơng hồi sinh – ông mất vào năm
2004 – và Thissen nói rằng thật bất hạnh là họ chẳng thể mời ơng tham gia vào nghiên cứu của
họ. Ơng nói số đo sự phân cực 30% của Duncan vẫn là một ―bí ẩn‖ vì nó miêu tả sự phân cực tối
đa của ánh sáng phát ra từ oxygen – thứ có thể nhìn thấy trong phịng thí nghiệm, nhưng khơng
nhìn thấy ở ánh sáng tạo ra trong khí quyển và rồi truyền đi hơn 200 km trước khi bị phát hiện.

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

<b>5 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Dây nano ki

ể

u “cây thông” b

ệ

n xo

ắ

n Eshelby

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

Sương giá, cột băng và bông tuyết đều đã quá quen thuộc với người dân Wisconsin, nhất
là vào những buổi sáng mùa đông. Nhưng những cấu trúc giống như băng trong bức hình trên, do
các nhà khoa học tại Đại học Wisconson-Madison ở Mĩ thực hiện, khơng hình thành trong giá
lạnh – chúng là các ―cây thông‖ dây nano lớn lên qua sự lắng hơi hóa học (CVD) của chì sulfide
ở nhiệt độ gần 650o

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

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

<b>6 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

xuất rằng sức căng tạo bởi sự sai khớp làm phát sinh một mômen quay ở từng đầu của ống trụ,
buộc nó xoắn lại.

Xoắn Eshelby đã được quan sát thấy trong tự nhiên trước đây, nhưng các nhánh nằm

ngang trong cây thơng dây nano có thể đóng vai trị chất đánh dấu để làm nổi bật khu vực của
chúng. Đội của Jin nghĩ rằng lí thuyết Eshelby sẽ giúp họ tìm hiểu cách bố trí của các nhánh của
cây thông dây nano của họ, khi làm như thế sẽ mang lại ―bằng chứng rõ ràng nhất‖ cho giá trị
của lí thuyết đó. ―Bên dưới những cấu trúc nano đẹp tuyệt vời này là nền khoa học đẹp và cơ bản
làm sống lại trái tim của lí thuyết tăng trưởng tinh thể‖, Jin nói.

<i>Jon Cartwright (physicsworld.com, 01/05/2008) </i>

Laser th

ậ

t s

ự

ho

ạ

t đ

ộ

ng nh

ư

th

ế

nào

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

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

<b>7 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Một laser thông thường gồm một môi trường khuếch đại quang học, ví dụ như chất khí,
kẹp giữa hai cái gương trong hộp quang. Môi trường khuếch đại được ―bơm‖ bằng một nguồn
sáng bên ngoài hoặc điện trường sao cho đa số nguyên tử hay phân tử của chúng ở vào trạng thái
năng lượng kích thích cao.

Khi những trạng thái này phân hủy, chúng phát ra ánh sáng nảy tới lui trong hộp quang.
Sự hồi tiếp này kích thích sự phát xạ ánh sáng giống như vậy từ các nguyên tử khác ở trạng thái
kích thích. Kết quả là hộp chứa đầy ánh sáng theo một phương duy nhất ở bước sóng giống nhau,
một số trong chúng được phép thốt ra để hình thành nên chùm tia laser.

<b>Sự tán xạ bội ngẫu nhiên </b>

Laser ngẫu nhiên – khơng có hộp quang – ra đời vào giữa thập niên 1990, khi Nabil
Lawandy thuộc Đại học Brown ở Mĩ bắn một chùm tia laser vào một cái cốc chứa đầy thuốc
nhuộm thường sử dụng làm môi trường khuếch đại trong laser truyền thống. Lawandy nhận thấy
khi các hạt nhỏ kim loại được thêm vào cốc, thì thuốc nhuộm bắt đầu phát laser. Laser đó là ngẫu

nhiên theo nghĩa là sự hồi tiếp cho các photon phát sinh trong thuốc nhuộm được cung cấp bởi sự
tán xạ bội ngẫu nhiên của ánh sáng khỏi các hạt kim loại đó.

Nhưng chính xác tại sao điều này xảy ra là một bí ẩn – nhất là vì việc thêm sự tán xạ hạt
đối với laser thuốc nhuộm thông thường được biết là làm giảm hiệu suất của nó. Khi các nhà vật
lí bắt đầu chế tạo laser ngẫu nhiên khai thác các môi trường laser khác nhau, họ phát hiện thấy
thật ra có tới hai loại laser ngẫu nhiên.

Một loại là laser ngẫu nhiên khu biệt, trong đó ánh sáng được tin là bị hạn chế với các
―đốm nóng‖ (tình hình gần hơn với laser hộp thông thường). Loại kia là laser ngẫu nhiên khuếch
tán, hay DRL, trong đó các hạt khơng có tính phản xạ cho lắm. Trong DRL, ánh sáng thực sự
ngấm ra khỏi môi trường nhanh chóng, thay vì bị giam giữ. Sự thốt ra khỏi nhanh chóng này
của ánh sáng rất khác với cái xảy ra trong hộp quang, khiến các nhà vật lí tự hỏi khơng biết làm
thế nào DRL có thể đóng vai trị một laser.

Các nhà nghiên cứu đã có một số thành cơng mơ tả lí thuyết của laser ngẫu nhiên khu biệt,
nhưng việc tìm hiểu DRL thật khó mà chế ngự được. Nhưng nay Hakan Türeci thuộc Viện Công
nghệ Liên bang Thụy Sĩ ở Zurich và Douglas Stone và các đồng sự tại Đại học Yale vừa đi đến
một lí thuyết khái quát mới của laser giải thích được sự hoạt động của cả hai loại laser ngẫu
nhiên cũng như các laser truyền thống.

Đội nghiên cứu sử dụng lí thuyết của họ để tạo ra các mơ phỏng máy tính có thể mơ
phỏng sự rị rĩ cực độ của một DRL và xác định số lượng thông số chính của laser gồm cơng suất
phát của nó và bước sóng của ánh sáng laser phát ra. Dữ liệu vào của mô phỏng bao gồm sự phân
bố của các hạt tán xạ trong môi trường và công suất bơm.

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

<b>8 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

thế nào để định rõ bước sóng của ánh sáng tạo ra bởi laser.

Sử dụng mơ phỏng đó, đội nghiên cứu có thể tái tạo một đặc trưng chủ yếu của DRL lảng
tránh các lí thuyết trước đây – đó là bước sóng của ánh sáng laser phát ra ln như nhau, cho dù
DRL được bơm như thế nào.

Đội nghiên cứu hiện đang sử dụng lí thuyết của họ để tìm hiểu sự ổn định của bước sóng
phát ra. Türeci cịn tin chắc rằng lí thuyết đó sẽ được sử dụng để làm tăng thêm hiệu suất của các
laser độc đáo khác như các laser hoạt động trên bộ cộng hưởng hỗn loạn hoặc hộp gốc tinh thể
lượng tử.

Laser ngẫu nhiên đã được sử dụng bởi Nabil Lawandy để tạo ra một hệ thống bảo mật tài
liệu nhờ đó một chất lỏng chứa các hạt phản xạ được ―sơn‖ lên một mảnh giấy. Khi chất khơ đi,
nó có thể được làm cho phát xạ ánh sáng laser bằng cách bắn laser vào nó. Bước sóng chính xác
của ánh sáng phát ra được xác định bởi vị trí chính xác của tất cả các hạt phản xạ trong nước sơn
khô – thứ khác nhau đối với từng bức họa. Kết quả là một chữ kí độc nhất vơ nhị khơng thể nào
tái tạo được.

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

Laser nguyên t

ử

th

ự

c hi

ệ

n phép đo đ

ầ

u tiên c

ủ

a nó

Các nhà vật lí ở Australia lần đầu tiên đã tiến hành được một công việc đo đạc với một
laser nguyên tử. Thành tựu đó mở ra khả năng điều khiển một chùm laser nguyên tử sao cho nó
có thể dùng cho xử lí thơng tin lượng tử.

Laser ngun tử cấu thành từ hóa đặc Bose-Einstein, một tập hợp các nguyên tử cực lạnh
cùng rơi vào một trạng thái lượng tử như nhau. BEC thường phải bị bẫy – ví dụ, với từ trường –
nhưng nếu như một số trong các nguyên tử được phép thoát ra khỏi thế giam giữ, chúng có thể
tạo ra một sóng vật chất lan truyền đi.

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

<b>9 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

―Theo quan điểm của tơi, thí nghiệm mà chúng tôi vừa tiến hành thật sự cho thấy một xu
hướng mới quan trọng mà chúng tôi đang đi theo‖, John Close thuộc Đại học quốc gia Australia
ở Canberra nói với <i>physicsworld.com</i>. ―Chúng tơi và một vài nhóm khác đã mất nhiều năm phát
triển laser nguyên tử thành một cơng cụ hữu ích‖.

Phép đo tiến hành bởi Close và các đồng sự thuộc về tương tác giữa một laser nguyên tử
và một BEC khác, cả hai đều cấu thành từ các nguyên tử rubidium-87 nhưng ở vào trạng thái
―siêu tinh tế‖ khác nhau. Các nhà nghiên cứu đặt laser nguyên tử ở trên BEC thứ hai sao cho
sóng vật chất của nó sẽ rơi qua tập hợp các nguyên tử phía dưới và tán xạ. Sau đó, bằng cách
chiếu ánh sáng vng góc với mặt phẳng chuyển động và ghi lại sự phân bố hấp thụ, họ đo được
chiều dài tán xạ - thông số cho biết các nguyên tử tán xạ lên nhau gần như thế nào – gấp 94 lần
bán kính của đám mây electron của nguyên tử (arXiv:0805.0477).

―Tất cả những phép đo khác mà chúng ta biết thuộc lĩnh vực laser nguyên tử đều được sử
dụng để đặc trưng hóa tính chất của bản thân chùm laser nguyên tử chứ không phải sử dụng laser
nguyên tử để tiến hành đo một đại lượng khác‖, Close nói.

Mặc dù phép đo chiều dài tán xạ đối với các trạng thái siêu tinh tế đó tự nó khơng có gì
mới, nhưng thực tế Close và các đồng sự đã tiến hành nó với một laser nguyên tử thật quan trọng
vì nó sẽ giúp các nhà vật lí hiểu được làm thế nào điều khiển laser nguyên tử để chúng có thể
dùng trong các hệ thơng tin lượng tử. Việc này có thể thu được với laser thơng thường bằng cách
gửi ánh sáng qua môi trường phi tuyến, dẫn tới, ví dụ, chùm photon rối.

Wolfgang Ketterle, một nhà vật lí vật chất hóa đặc tại Viện Công nghệ Massachusetts, Mĩ,
người đã phát minh ra laser nguyên tử vào năm 1997, nói rằng mặc dù thí nghiệm của nhóm

người Australia khơng tạo ra bất kì kết quả nào mới hay nhận ra những khái niệm mới, nhưng nó
thật giàu sức tưởng tượng và ―sử dụng một vài thủ thuật rất đẹp‖.

Close giải thích rằng ―hãy còn rất sớm‖ cho việc áp dụng laser nguyên tử cho đo lường.
―Chúng tơi có kế hoạch chế tạo các laser nguyên tử nén liên tục, thông lượng cao, có thể điều
chỉnh được mà chúng tơi nghĩ sẽ có thể áp dụng cho đo lường chính xác trong nhiều lĩnh vực đa
dạng từ khoa học bề mặt cho tới đo lường học‖.

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

<b>10 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Weiler ti

ế

p t

ụ

c gi

ữ

ch

ứ

c v

ụ

lãnh đ

ạ

o NASA

Ơng chủ NASA Michael Griffn vừa cơng bố rằng Edward Weiler sẽ vẫn là nhà quản trị
khoa học đứng đầu của cơ quan này sau gần sáu tuần làm nhà thay thế tạm thời.

Edward Weiler

Weiler thăng lên làm nhà quản trị khoa học vào hôm 26 tháng 3 khi Alan Stern, người
giữ chiếc ghế đo trong chừng một năm trước, nghỉ hưu sau một sự bất đồng ý kiến với Griffin về
việc cắt giảm ngân quỹ cho sứ mệnh Tàu thăm dò thám hiểu Hỏa tinh (MER). Trong một phát
biểu công bố vào hôm qua, Griffin nói rằng ơng hài lịng là Weiler chấp nhận đảm đương chức
vụ trên cơ sở lâu dài. ―Phong cách lãnh đạo của ông và 26 năm kinh nghiệm quản lí sẽ cần thiết
cho sự thành cơng của các hoạt động và sứ mệnh khoa học sắp tới‖, ông thêm.

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

Các nhà khoa học tại NASA sẽ hăm hở muốn thấy làm thế nào Weiler điều hành dự án

vượt qua giữa chính sách thắt lưng buộc bụng của chính phủ Mĩ đối với khoa học. Ngân quỹ của
cơ quan trong năm 2008 vẫn giữ ở mức 4,7 tỉ đô la, và trong năm 2009 chính quyền Bush yêu
cầu cắt giảm đi 25 triệu đô la. Stern phản đối cắt giảm ngân quỹ cho các dự án đang triển khai tốt
và thay vì thế đã lựa chọn cắt giảm các chương trình phổ biến như tàu thăm dò Spirit và
Opportunity của MER – một động thái bị Griffin lật ngược và cuối cùng khiến Stern phải ra đi.

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

<b>11 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

nữa. Mặt khác, tôi cũng có thể đảm bảo rằng các chương trình đó khơng chỉ tiết kiệm vài ba cent,
vì tơi có kinh nghiệm riêng nơi đâu giá thành là mối quan tâm duy nhất‖.

<i>Jon Cartwright (physicsworld.com, 08/05/2008) </i>

Tái t

ạ

o l

ố

c xốy đ

ị

a c

ự

c trong xơ n

ướ

c

Nếu bạn ở trong phi thuyền đang đi trên Cực Nam của Trái đất, bạn có thể thấy ―xốy địa
cực‖ – một khối xốy tít khổng lồ của mây và gió trong tầng trên khí quyển ngay phía trên địa
cực, bị điều khiển bởi sự quay của Trái đất. Tâm của lốc xốy thường trịn, nhưng thỉnh thoảng
người ta cho là nó có hình tam giác hay hình vng. Nay các nhà nghiên cứu ở Canada khẳng
định đã tái tạo được hành vi này lần đầu tiên trong phịng thí nghiệm – sử dụng khơng gì hơn là
nước trong một cái xơ hình trụ với đế quay trịn.

Các xốy đa giác N cạnh nhìn thấy ở một xơ nước đang xốy tít. N cũng được tin
là xốy vệ tinh được cho là có kết quả trong việc hình thành các đa giác.

Trong khi hình như thật lạ là một lốc xốy cuộn trịn sẽ đột ngột phát triển các góc, thì
hành vi gây hiếu kì này lần đầu tiên được theo dõi trên một thế kỉ trước bởi nhà vật lí người Anh
J J Thomson. Nghiên cứu về lí thuyết bấy giờ bị bỏ rơi về ―các ngun tử xốy‖, lí thuyết cho
rằng mỗi nguyên tử là một xoáy trong ether, Thomson đã tính được khi một xốy độc thân đạt tới
một vận tốc góc tới hạn, thì nó sẽ tách thành hai xốy quay trịn bên nhau, tạo ra một phân tử hai

nguyên tử.

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

<b>12 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Một số nhà vật lí tin rằng hình dạng đa giác kì lạ của xốy địa cực có thể hình thành khi
các ―xoáy vệ tinh‖ bội cùng tồn tại với một xốy trung tâm. Ví dụ, ba xốy vệ tinh và một xoáy
trung tâm sẽ kết hợp tạo ra một hình tam giác. Nay Goergios Vatistas và các đồng sự tại trường
đại học Concordia vừa quan sát thấy hiệu ứng này lần đầu tiên trong phịng thí nghiệm (<i>Phys Rev </i>
<i>Lett</i><b>100</b> 174503).

Đội của Vatistas đã nghiên cứu các xoáy nước trong một cái xơ hình trụ tĩnh tại với một
cái đĩa quay trịn ở đáy của nó. Khi cái đĩa quay trịn, nó làm cho xốy nước hình thành trong xô.
Hiệu ứng li tâm làm cho nước leo lên thành xơ, để lại một chỗ lõm nơi chính giữa. Nếu cái đĩa
quay đủ nhanh, thì vùng lõm chạm đúng tới đáy xơ và tâm của đĩa khơng có chút nước nào trên
nó cả.

Các nhà nghiên cứu sử dụng một máy quay kĩ thuật số chụp một bức ảnh của vùng khơ
trong mỗi vịng quay bằng một đèn chớp đồng bộ hóa. Ban đầu, vùng khơ của đĩa có hình trịn –
nhưng khi vận tốc góc của đĩa tăng lên, thì vùng khơ tách thành hai thùy, sau đó là hình tam giác,
tứ giác, ngũ giác và lục giác. Cho dù có tăng thêm vận tốc góc lên nữa, đội nghiên cứu nhìn thấy
khơng có bằng chứng cho các đa giác có bảy hay nhiều cạnh hơn.

Vatistas nói với physicsworld.com rằng trong khi cần có nhiều nghiên cứu lí thuyết và
thực nghiệm nữa để hiểu được tại sao các đa giác hình thành, nhưng ơng tin rằng chúng có khả
năng được tạo ra bởi sự tồn tại đồng thời của một xoáy trung tâm với cơ cấu đặc biệt của các
xốy vệ tinh.

―Chúng tơi vẫn đang quan sát và theo dõi hiện tượng một cách chi tiết‖, theo Vatistas.

Sau đó, được trang bị với dữ liệu thực nghiệm chi tiết hơn, đội nghiên cứu có kế hoạch sử dụng lí
thuyết tốn học của sự hình thành xốy cùng với các mơ phỏng bằng số để thu được sự hiểu biết
sâu sắc hơn nguyên nhân các đa giác hình thành.

Vatistas tin rằng nghiên cứu có thể mang lại sự hiểu biết tốt hơn về động lực học của khí
quyển Trái đất. Các cấu trúc đa giác của cũng được trông thấy trong ―con mắt‖ của một số tâm
bão, chẳng hạn. Ngoài Trái đất ra, cấu trúc lục giác đã hình thành đốm tại cực bắc của Thổ tinh
và các hình tam giác đã được theo vết tại tâm của thiên hà xoắn ốc NGC 598 – khiến một số nhà
thiên văn vật lí cho rằng lõi của nó chứa ba xốy vệ tinh.

Phản ứng trước đóng góp mới nhất này cho nghiên cứu các xoáy, Packard tại Berkeley
nói với <i>physicsworld.com</i> ―Tơi thật sự thấy hấp dẫn rằng các xoáy, xảy ra tại quá nhiều nơi trong
tự nhiên, vẫn là đối tượng nghiên cứu sau hơn 200 năm khảo sát kĩ lưỡng bởi một số trong những
trí tuệ vĩ đại nhất trong khoa học‖.

</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

<b>13 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Các nhà khoa h

ọ

c đo

ạ

t gi

ả

i Nobel ki

ế

n ngh

ị

t

ổ

ng th

ố

ng Bush

gi

ả

i quy

ế

t s

ự

thâm h

ụ

t ngân sách khoa h

ọ

c

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

―[Ngân quỹ 2008] gửi một lời nhắn kinh hoàng tới thế hệ tiếp theo của các nhà khoa học‖,
các nhà khoa học than phiền trong bức thư của họ. ―Thay vì mang lại sự động viên đối với các

nhà khoa học mới vào nghề, kế hoạch tài trợ đã mang lại sự bất mãn‖. Những người kí tên vào
bức thư có nhà tiên phong laser Charles Townes, nhà vật lí hạt Frank Wilczek, và những người
đoạt giải năm 2006, các nhà vũ trụ học George Smoot và John Mather.

Tình hình tài trợ ở nước Mĩ trở nên khó khăn trong năm nay vì ngân quỹ cho năm tài
chính 2008 – bắt đầu vào tháng 10 năm 2007 – chỉ được thông qua vào tháng 12 năm 2008, sau
11 tháng tranh cãi giữa tổng thống và quốc hội. Sự chậm trễ này là tin xấu đối với các nhà nghiên
cứu và học viện đã bắt đầu chi tiêu số tiền năm 2008 của họ, chỉ thấy tiền tài trợ của họ bị cắt bớt,
hay thậm chí bị xén mất.

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

<b>Thiệt hại lâu dài </b>

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

Wolfgang Ketterle, người cùng nhận giải thưởng năm 2001 cho nghiên cứu của ơng về
hóa đặc Bose-Einstein, phát biểu với <i>physicsworld.com</i> ngun nhân khiến ơng kí vào bức thư:
―Tơi biết từ kinh nghiệm của bản thân mình rằng sự tiến bộ khoa học yêu cầu sự liên tục và có
thể dự báo trước về tài trợ, cả hai cần thiết cho các nỗ lực nghiên cứu hiện nay, và cho việc thu
hút nhân tài mới‖. Ông thêm, ―tình hình ngân quỹ hiện nay khơng phản ánh điều này‖.

</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

<b>14 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

đang phá hỏng danh tiếng của chúng ta với tư cách là một đối tác đáng tin cậy trong các dự án
quốc tế‖, các nhà khoa học than phiền.

Bush đã cho công bố yêu cầu tài trợ cho năm 2009 mà – nếu được phê chuẩn – sẽ mang
lại một số thoải mái cho các nhà nghiên cứu khi nó bao gồm sự tăng đáng kể trong chi tiêu khoa
học. Đặc biệt, số tiền bổ sung có thể cho phép nước Mĩ giành lại sự đóng góp trọn vẹn cho ITER
và ILC. Trong bức thư của họ, các nhà khoa học ―tán thành‖ dự luật của Bush cho khoa học
nhưng cảnh báo rằng vấn đề tài trợ năm 2008 yêu cầu sự hành động tức thời. ―Chúng tôi hết sức
khẩn khoản yêu cầu ông làm việc với quốc hội trong những tuần tới để ban hành sự tài trợ bổ
sung khẩn cấp‖.

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

Kei Koizumi, một nhà phân tích ngân sách tại Hiệp hội vì sự tiến bộ của khoa học Mĩ,
nói với <i>physicsworld.com</i>: ―Có một cơ hội, nhưng là một cơ hội nước đơi, tiền tài trợ cho vật lí
học năm 2008 có thể tăng thêm bởi quốc hội trong tuần này‖. Tuy nhiên, ơng lưu ý ―rất có thể là
mọi người sẽ phải chờ tới năm 2009 mới có tiền tài trợ cho khoa học nhiều hơn‖.

<i>Hamish Johnston (physicsworld.com, 08/05/2008) </i>

Neil Turok đ

ượ

c ch

ọ

n làm nhà lãnh đ

ạ

o Vi

ệ

n Perimeter

Nhà vũ trụ học Neil Turok sẽ là giám đốc điều hành tiếp theo của Viện Vật lí lí thuyết
Perimeter của Canada vào tháng 10 tới. Turok, hiện là trưởng khoa Tốn Lí tại trường đại học

Cambrigde ở Anh, đã mô tả động thái trên là ―cơ hội của một đời người‖ và nói với

<i>physicsworld.com</i> rằng ơng có kế hoạch làm cho học viện trở thành ―trung tâm hàng đầu thế giới

về vật lí lí thuyết‖.

</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

<b>15 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Turok phát biểu với <i>physicsworld.com</i> rằng một trong những mục tiêu của ông là mang
lại cho học viện một ―viễn cảnh mang tính quốc tế‖ hơn bằng cách thu hút ―các sinh viên và nhà
nghiên cứu xuất sắc nhất từ khắp thế giới‖.

Ông sẽ làm việc với các trường đại học địa phương để mở rộng việc giảng dạy đại học
của viện, làm cho nó thành ―chương trình đào tạo tốt nhất về vật lí lí thuyết cơ bản‖. Turok cũng
có kế hoạch cho một ―chương trình tiền-tiến sĩ‖, mời sinh viên chưa tốt nghiệp từ khắp thế giới
và cho họ thấy vật lí lí thuyết được thực hiện như thế nào. ―Thường thì các sinh viên chưa tốt
nghiệp không sẵn sàng cho công tác nghiên cứu, họ chủ yếu chỉ sẵn sàng vượt qua các kì thi‖,
ơng nói.

Neil Turok

Turok đang xem xét sự tự do trí tuệ mà học viện đề nghị. ―Cái do Mike [Lazaridis] đã
làm là mang lại một hơi thở trong lành mới cho vật lí lí thuyết‖, ơng nói.

<b>Tầm quan trọng của khoa học cơ bản </b>

Chính Lazaridis nói với <i>physicsworld.com</i>: ―Tơi càng biết nhiều về tiến sĩ Turok, tôi càng
tin chắc rằng ơng là người thích hợp để đưa Perimeter sang cấp độ tiếp theo‖. ―Chúng tôi chia sẻ

sự nhận thức sâu sắc về tầm quan trọng của khoa học cơ bản, tầm quan trọng của sự tài trợ cho
khoa học cơ bản, và tầm quan trọng của lòng nhân đạo trong việc xúc tiến khoa học cơ bản vì sự
tiến bộ của lồi người‖, ơng thêm.

</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17>

<b>16 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

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

<i>Hamish Johnston (physicsworld.com, 09/05/2008) </i>

S

ự

d

ẫ

n đi

ện

l

ượ

ng t

ử

hóa

ở

graphene

Sự dẫn điện lượng tử hóa – theo đó dịng điện chạy qua một dây dẫn thay đổi theo kiểu
nhảy bậc, chứ không liên tục – lần đầu tiên đã được nhìn thấy ở các dải graphene rất mỏng. Khá
phá được thực hiện bởi các nhà vật lí ở Mĩ, họ khẳng định cái sở kiến đầu tiên này là một bước
tiến quan trọng hướng tới sử dụng các dải ―nano graphene‖ như thế trong các transistor nhỏ hơn
các transistor dùng trong những dụng cụ điện tử hiện nay.

Graphene – là tấm cacbon 2D chỉ dày một nguyên tử - có thể có tiềm năng to lớn là chất
liệu chế tạo những linh kiện điện tử nhỏ xíu vì nó vừa là chất bán dẫn vừa là chất dẫn điện rất tốt.
Chỉ dày đúng một nguyên tử, nó nhỏ đến mức bạn có thể muốn, và khơng giống như nhiều cấu
trúc nhỏ xíu khác, graphene tương đối dễ thao tác.

Tuy nhiên, graphene là chất bán dẫn ―khe zero‖, nghĩa là khơng có khe năng lượng giữa
các mức năng lượng electron dẫn và hóa trị của nó – và một khe như thế cho phép các chất bán
dẫn thông thường như silicon được khai thác để chế tạo transistor và những dụng cụ điện tử khác.

Một cách tạo ra các khe năng lượng trong chất là chế tạo nó thành một sợi dây cực mỏng
sao cho các electron của nó thực sự bị hạn chế chuyển động chỉ theo một chiều. Cách này tạo ra
một dải mức năng lượng electron cách nhau bởi các khe. Nếu hiệu điện thế hai đầu dây đó tăng
lên, thì dịng điện sẽ tăng theo kiểu nhảy bậc, vì mỗi mức năng lượng có thể chứa một số lượng
nhỏ cố định các electron.

Mặc dù sự dẫn điện lượng tử hóa như thế đã từng được đo ở các dây nano bán dẫn và ống
nano cacbon, nhưng nó chưa từng được thấy ở các dải nano graphene.

</div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

<b>17 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

―Thực tế sự lượng tử hóa sự dẫn điện có thể quan sát thấy trong những dụng cụ dải hẹp
của chúng tôi ở nhiệt độ cao tới 80 K cho thấy chúng có chiều rộng đồng đều theo kênh truyền,
và các kênh dẫn có chất lượng tuyệt vời‖, Lin nói. ―Hiện tượng này sẽ cho phép các nhà nghiên
cứu thu được những hiệu ứng lượng tử đa dạng ở graphene cho nghiên cứu cơ bản và cho các
ứng dụng cơng nghệ‖, Lin nói với <i>physicsworld.com</i>. ―Ví dụ, hành vi dẫn điện lượng tử hóa ở
graphene có thể dẫn tới các tốn tử lơgic đa trị ngồi các tốn tử lơgic nhị phân thơng thường, và
có thể cịn được sử dụng cho việc chế tạo các ‗bộ dẫn sóng lượng tử‘ electron 1D‖.

Đội nghiên cứu hiện thử tìm hiểu tác động của sự mất trật tự rìa lên hành vi dẫn điện
lượng tử hóa của các dụng cụ. Các nhà khoa học cũng có kế hoạch chế tạo những kênh dẫn cực
hẹp để thu được sự dẫn điện lượng tử hóa ở nhiệt độ phòng – điều cần thiết đối với các dụng cụ
thực tế.

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

Ozone có th

ể

kh

ử

s

ạ

ch các tác nhân kh

ủ

ng b

ố

sinh h

ọ

c

Các bức thư liên tiếp chứa vi khuẩn than gửi tới các cơ quan truyền thông Mĩ cảnh báo
cuộc tấn công khủng bố ngày 11 tháng 9 năm 2001 là một cảnh báo nghiêm trọng về tác động

tiềm tàng của những kiểu tấn công sinh học. Năm người đã chết, hơn 20 người bị nhiễm và ước
tính tồn bộ chi phí lau sạch cao tới 1 tỉ đơ la.

Lí do khiến chi phí khổng lồ là tồn bộ tịa nhà văn phịng phải được phun xịt chlorine
dioxide. Mặc dù chất tẩy trắng này hiệu quả ở việc tiêu diệt các vi khuẩn như vi khuẩn than,
nhưng nó cũng độc hại và vì thế sau cùng thì phải trung hịa đi. Do đó, thật khơn ngoan là sử
dụng các tác nhân khử trùng vô hại đối với con người. Một khả năng là khí ozone (O3) khử hoạt
tính các vi khuẩn nguy hại bằng cách oxy hóa cấu trúc tế bào của chúng. Thật khơng may, ozone
hịa tan trong nước nhanh chóng phân hủy thành oxygen khiến cho nó khơng cịn hữu ích nữa.

Tuy nhiên, nay các nhà khoa học tại Hàn Quốc vừa học được cách kéo dài thời gian sống
của ozone bằng cách chế tạo nước acid. ―Nước ozone acid có thể sản suất khối lượng lớn từ nước
vòi chảy hay nước tinh khiết từ bất cứ nơi nào trên Trái đất‖, Han Sup Uhm tại Đại học Ajou giải
thích. ―Ví dụ, một kích thước hệ vừa phải có thể tạo ra nước ozone acid ở tốc độ 1 hoặc 2 tấn
mỗi phút có thể phun xịt lên khu vực bị nhiễm‖.

</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

<b>18 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

lâu hơn. Uhm và các đồng sự đã chứng minh được ozone tồn tại lâu hơn trong nước acid và đi tới
một biểu thức giải tích tiên đốn có bao nhiêu vi khuẩn có khả năng bị tiêu diệt với ozone có độ
acid, hay pH nhất định (<i>Appl. Phys. Lett.</i><b>92</b> 174102).

Các nhà nghiên cứu nhận thấy trong nước trung hòa ở độ pH 7, ―thời gian phân hủy‖ của
ozone – thời gian cho phân nửa lượng ozone chuyển hóa thành oxygen – chỉ là 23 phút. Tuy
nhiên, thêm chỉ một lượng nhỏ acid hydrochloric làm giảm pH xuống 4 làm tăng thời gian phân
hủy lên ba giờ.

Thời gian phân hủy kéo dài này khơng chỉ có nghĩa là có nhiều thời gian hơn trong việc

sử dụng nước ozone, mà nó cịn có nghĩa là nước ozone giết được nhiều vi khuẩn hơn. Biểu thức
giải tích của họ tiên đoán rằng nước ozone pH 4 sẽ tiêu diệt vi khuẩn nhiều gấp 25 lần nước
ozone trung hịa. Tiên đốn này được rút ra với các thí nghiệm sử dụng cả hai loại nước ozone
với mầm vi khuẩn.

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

<i>Jon Cartwright (physicsworld.com, 13/05/2008) </i>

Con tơm b

ọ

ng

ự

a nhìn th

ấ

y th

ế

gi

ớ

i phân c

ự

c

Mang một cặp kính phân cực vào, thế giới trước mắt bạn có thể thay đổi rất nhiều. Bầu
trời sáng trở nên tối đi, cho bạn cái nhìn tốt hơn vào các vật ở phía chân trời, và ánh chói từ mặt
hồ nước sẽ tan biến, cho phép bạn nhìn sâu vào trong lịng nó. Cái nhìn của bạn được cải thiện vì
kính phân cực lọc hết đa số ánh sáng Mặt trời tán xạ đã trở nên bị phân cực khi nó truyền qua
bầu khí quyển và phản xạ khỏi các vật xung quanh chúng ta.

</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20>

<b>19 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Người ta cho rằng những con vật đó khơng thể nào phát hiện ra ánh sáng phân cực trịn,
trong đó vector điện trường quay theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ. Niềm
tin này chủ yếu dựa trên quan sát rằng có rất ít nguồn ánh sáng phân cực trịn trong tự nhiên, phát
hiện ra nó sẽ chẳng có ích gì nhiều và khơng chắc là có con vật nào đó đã tiến hóa đến khả năng
làm được như thế.

Ảnh chụp một con tôm bọ ngựa: Hai con mắt kép của nó có thể nhìn thấy ở phía trên hình.

Nay Sonja Kleinlogel thuộc Viện Sinh lí học Max Planck ở Frankfurt và Andrew White
thuộc Đại học Queensland vừa tiến hành các thí nghiệm trên mắt con tơm bọ ngựa cho thấy làm
thế nào lồi giáp xác có thể phát hiện đồng thời cả ánh sáng phân cực tròn lẫn ánh sáng phân cực
thẳng (<i>PLoS ONE</i> doi:10.1371/journal.pone.0002190).

</div>
<span class='text_page_counter'>(21)</span><div class='page_container' data-page=21>

<b>20 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Trong thí nghiệm mới của họ, Kleinlogel và White tiến hành một loạt phép đo trên con
mắt lấy từ con tôm bọ ngựa. Những sinh vật này có hai con mắt kép hình cầu, mỗi con mắt gồm
hàng trăm mắt nhỏ hơn tổ chức thành ba cấu trúc con – hai bán cầu cách nhau bởi một dải giữa.

Đội nghiên cứu chiếu ánh sáng có độ phân cực thẳng và trịn khác nhau lên ba cấu trúc
con và đo phản ứng điện của các tế bào thụ quang bên trong. Họ phát hiện thấy các tế bào thụ
quang trong những bán cầu đó phản ứng với ánh sáng có độ phân cực khác nhau, trong khi dải
giữa thì nhạy với ánh sáng phân cực trịn.

<b>Các thơng số Stokes </b>

Kết quả là đội nghiên cứu khẳng định con tôm có khác nhau phát hiện ra bất kì kết hợp
khả dĩ nào của sự phân cực thẳng và tròn. Về mặt tốn học, điều này có nghĩa là con mắt nhạy
với cả sáu thông số cần thiết để xác định sự phân cực của ánh sáng – cái gọi là các thông số
Stokes.

White phát biểu với <i>physicsworld.com</i> rằng con tôm bọ ngựa phát hiện ra sự phân cực
tròn trong vùng dải giữa này bằng cách trước tiên cho ánh sáng đi qua một tế bào sinh học dường
như hoạt động như một ―đĩa một phần tư sóng‖. Đây là dụng cụ quang biến ánh sáng phân cực
tròn thành ánh sáng phân cực thẳng. Đội nghiên cứu tin rằng ánh sáng này sau đó được phát hiện

ra bởi các tế bào nhạy với ánh sáng phân cực thẳng.

Khả năng hình dung ra mọi loại phân cực này cho phép con tôm cảm nhận được những
thay đổi rất nhỏ ở sự phân cực, đội nghiên cứu khẳng định, có thể cải thiện tầm nhìn của chúng
về môi trường của chúng. ―Một số động vật [con tơm bọ ngựa] thích ăn là trong suốt và khá khó
nhìn thấy trong nước biển – trừ khi chúng bọc đầy các hạt đường phân cực – làm cho chúng phát
sáng giống như cây thông Giáng sinh xa đến mức những con tôm này chú ý tới‖, Kleinlogel giải
thích.

Một đội các nhà nghiên cứu khác tại Queensland gần đây đã chỉ ra rằng ánh sáng phản xạ
khỏi con tơm bọ ngựa bị phân cực trịn, cho thấy cái nhìn phân cực đã tiến hóa trong q trình
giao phối.

Nick Roberts, một nhà sinh lí học tại Đại học Manchester ở Anh, đã mô tả cơng trình trên
là ―có sức thuyết phục‖. Ơng cịn chỉ ra rằng phép đo và kĩ thuật phân tích mới lạ của đội nghiên
cứu, bao gồm việc sử dụng sáu phép đo để xác định độc nhất vô nhị phản ứng của các phần khác
nhau của con mắt, là một đóng góp quan trọng cho việc tìm hiểu sự nhìn ánh sáng phân cực.

Kleinlogel nói rằng đội nghiên cứu hiện đang có kế hoạch chế tạo ―mắt tơm bọ ngựa nhân
tạo‖ – một camera có thế giới quan của mắt tôm thuộc Vỉa đá ngầm Lớn của Australia, quê
hương của loài giáp xác. ―Điều này sẽ mang lại cho chúng tơi một cơ hội lớn để tìm hiểu xem
những con vật bé nhỏ này thật sự cảm nhận được gì trong mơi trường của chúng‖, bà nói.

</div>
<span class='text_page_counter'>(22)</span><div class='page_container' data-page=22>

<b>21 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Pulsar d

ạ

ng đĩa l

ệ

ch tâm có th

ể

là thành ph

ầ

n c

ủ

a m

ộ

t b

ộ

ba

Một đội các nhà thiên văn quốc tế vừa phát hiện ra một pulsar đôi dường như xử sự rất

khác với đa số các hệ đôi đã biết trong thiên hà của chúng ta. Lời giải thích có khả năng nhất,
theo đội nghiên cứu, là sự hình thành của pulsar đó bao gồm ba ngơi sao chứ khơng phải hai – hệ
đầu tiên như thế đã được phát hiện.

Pulsar là các sao neutron đang quay nhanh có tên của chúng từ chùm bức xạ do chúng
phát ra, chúng xuất hiện dưới dạng xung đối với nhà quan sát ở trên Trái đất. Nhiều pulsar quay
tròn quanh một ngôi sao đồng hành và những thiên thể như thế được gọi là pulsar đôi.

David Champion thuộc Australia Telescope National Facility và các đồng sự đã sử dụng
kính thiên văn vơ tuyến Arecibo ở Puerto Rico để nghiên cứu các xung phát ra từ PSR
J1903+0327, một pulsar đôi nằm trong đĩa thiên hà của chúng ta và phát hiện bởi đội vào năm
2005 (<i>Science</i> DOI: 10.1126/science.1157580).

Các xung đi tới Trái đất khoảng mỗi 2,15 ms một lần và bằng cách quan sát pulsar đó hết
sức cẩn thận hơn 1,5 năm, đội nghiên cứu đã xác định được quỹ đạo hệ đôi bị lệch tâm cao độ.
Điều này thật bất ngờ, vì các pulsar đơi khác có chu kì chưa tới 10 ms – gọi là ―pulsar mili giây‖
– có quỹ đạo trịn gần như hồn hảo. Và để làm cho vấn đề thêm khó hiểu, ngơi sao đồng hành
thuộc tất cả các pulsar mili giây đã biết là một sao lùn trắng, trong khi PSR J1903+0327 có vẻ
bao gồm một ngôi sao giống hệt như Mặt trời của chúng ta.

Các nhà thiên văn tin rằng một pulsar mili giây bình thường hình thành từ một hệ đôi
gồm một ngôi sao lớn (nặng gấp Mặt trời khoảng tám lần) và ngôi sao kích cỡ bằng như Mặt
trời. Ngơi sao lớn bùng nổ thành sao siêu mới, để lại một sao neutron quay trịn với chu kì lớn
hơn 10 ms và đưa cặp đôi vào một quỹ đạo bị lệch tâm cao.

</div>
<span class='text_page_counter'>(23)</span><div class='page_container' data-page=23>

<b>22 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

<b>Ba lời giải thích khả dĩ </b>

Tuy nhiên, PSR J1903+0327 khơng phù hợp với khuôn mẫu này và đội nghiên cứu đưa
ra ba lời giải thích khả dĩ. Cách giải thích thứ nhất và kém thỏa mãn nhất là vật thể đó đơn giản
là một pulsar đơi rất trẻ - nhưng đang quay nhanh. Tuy nhiên, tuổi của một pulsar có thể xác định
bằng tốc độ mà chu kì của nó tăng lên, và những phép đo như thế cho thấy hệ đôi này quá già đối
với lời giải thích kiểu này.

Khả năng thứ hai là pulsar đó hình thành theo một kiểu bình thường trong một cụm sao
hình cầu – một vùng có mật độ sao tương đối cao – trong đó lực hút hấp dẫn của các vật thể lân
cận làm cho sao neutron đang quay tròn bị vọt ra khỏi cụm, mang theo một bạn đồng hành kiểu
Mặt trời cùng với nó. Tuy nhiên, khơng có bằng chứng nào của một cụm sao hình cầu ở gần đó
và Champion tin rằng có nhiều nhất là 10% cơ hội đây là điều đã xảy ra.

Cách giải thích có khả năng nhất, theo Champion, là pulsar đó sinh ra trong một bộ ba
sao. Hai trong số ba ngôi sao này hình thành nên một pulsar mili giây, trong khi trường hấp dẫn
của ngôi sao thứ ba – và ngôi sao kiểu Mặt trời xa hơn – hợp lại làm cho quỹ đạo bị lệch tâm
cao. Một biến thể trên cách giải thích này là ngơi sao lùn trắng đồng hành từ đó hồn tồn bị phá
hủy bởi sao neutron, để lại sao neutron ở quỹ đạo lệch tâm cao xung quanh ngôi sao kiểu Mặt
trời.

Đội nghiên cứu hiện có kế hoạch tiến hành thêm các quan sát để có được sự hiểu biết tốt
hơn về hệ thống đó. Một phép đo quan trọng phải được thực hiện, theo Champion, là xác định
xem sao neutron đang quay tròn có phải đang quay xung quanh ngôi sao kiểu Mặt trời hay
không, hay một vật thể khác như một sao lùn trắng. Việc này đòi hỏi phải sử dụng những chiếc
kính thiên văn quang học lớn như Gemini hay VLT.

</div>
<span class='text_page_counter'>(24)</span><div class='page_container' data-page=24>

<b>23 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

M

ộ

t b

ứ

c th

ư

c

ủ

a Einstein đ

ượ

c bán v

ớ

i giá k

ỉ

l

ụ

c

Bức thư Einstein gửi cho Eric Gutkind

Một bức thư do Albert Einstein viết vào năm trước khi ông qua đời đã được bán với mức
giá gây sửng sốt 170.000 bảng Anh tại một phiên đấu giá ở London vào hôm 15/05. Bức thư
trước nay không được ghi lại, mất 50 năm nằm trong một bộ sưu tập cá nhân, gồm một trao đổi
quan điểm của Einstein về tôn giáo, mang lại chất liệu mới cho cuộc tranh luận xem ông có tin
hay không tin vào Chúa. Người ta cho rằng nó đem về từ 6000 đến 8000 bảng Anh.

Bức thư ít được biết tới, được viết bằng tay bằng tiếng Đức, do nhà vật lí lỗi lạc hạ bút
vào năm 1954, ở tuổi 74, trong khi ông đang sống tại Princeton ở Mĩ. Nó được ghi địa chỉ gửi tới
người bạn của ông là nhà triết học người Do Thái Eric Gutkind, trình bày quan điểm của Einstein
khi đọc cuốn sách mới xuất bản gần đó của Gutkind: <i>Choose Life: The Biblical Call to Revolt</i>.

Như vậy, nó hé mở một số suy nghĩ của ơng về tơn giáo. Ví dụ, ơng phát biểu trong bức
thư, ―Từ chúa đối với tôi không gì hơn là sự biểu hiện và là sản phẩm của sự yếu đuối của con
người, Kinh thánh là một bộ sưu tập đáng giá, còn những huyền thoại cổ xưa tuy thế lại khá ngây
thơ‖. Và, mặc dù từ nền tảng Do Thái, ông viết, ―Đối với tôi, đạo Do Thái giống như tất cả các
tôn giáo khác là hiện thân của sự mê tín ngây thơ nhất. Và người Do Thái mà tôi vui vẻ nằm
trong số đó và với tư chất mà tơi có, tơi thấy khơng có sự khác biệt về chất nào giữa tôi và tất cả
những người khác‖.

</div>
<span class='text_page_counter'>(25)</span><div class='page_container' data-page=25>

<b>24 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Những câu nói khác của Einstein nhắc tới tơn giáo, như câu nói nổi tiếng, ―Khoa học mà
khơng có tơn giáo thì q quặt, và tơn giáo mà khơng có khoa học thì mù lịa‖, và khẳng định
quả quyết của ơng rằng Chúa khơng chơi trị xúc xắc với vũ trụ, cùng tơ vẽ nên một bức tranh
khó hiểu và mơ hồ về đức tin của ông, và bức thư này, không được liệt kê trong danh sách tham
khảo của cuốn <i>Einstein và Tôn giáo</i> của Max Jammer, là văn bản có căn cứ đích xác nhất về đề
tài đó, sẽ mang lại sự kích thích mới cho cuộc tranh luận diễn ra lâu nay rằng Einstein có phải là
người theo chủ nghĩa vô thần hay không.

Theo Richard Caton tại Chợ đấu giá Bloomsbury, người thắng cuộc đấu giá là ―khách
hàng cá nhân có niềm đam mê vật lí lí thuyết và tất cả những di sản đó‖. Trong trường hợp này,
rõ ràng nó tiêu tốn rất nhiều tiền mặt, một khi phí đấu giá được cộng thêm vào thì người mua thật
sự sẽ phải trả 207.600 bảng Anh. Mức giá này phá vỡ kỉ lục trước đây khoảng 30.000 bảng Anh
cho giá của một lá thư của một nhà vật lí.

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

“Cơng ngh

ệ

Polariton” ti

ế

p t

ụ

c ti

ế

n tri

ể

n

</div>
<span class='text_page_counter'>(26)</span><div class='page_container' data-page=26>

<b>25 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Cấu trúc của LED vi hộp polariton

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

Nay, Pavlos Savvidis thuộc Đại học Crete và các đồng sự vừa chế tạo được các diode từ
chất bán dẫn gallium arsenide (GaAs) phát ra ánh sáng trực tiếp từ những trạng thái polariton
như thế ở nhiệt độ 235 K, thấp hơn nhiệt độ phòng khoảng chừng 60 K (<i>Nature</i><b>453</b> 372). Đây
là lần đầu tiên các dụng cụ polariton gốc GaAs hoạt động được ở mức gần nhiệt độ phòng.

<b>Các giếng lượng tử </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(27)</span><div class='page_container' data-page=27>

<b>26 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

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

―Các dụng cụ polariton tương lai bao gồm laser, LED, bộ khuếch đại, bộ chuyển mạch và
bộ điều biến phân cực‖, Savvidis nói với <i>physicsworld.com</i>. Một đặc điểm hết sức hấp dẫn của
laser polariton là ánh sáng kết hợp đơn sắc được tạo ra bởi chỉ một trạng thái năng lượng thấp
nhất của hệ ở đáy của bẫy polariton, ơng thêm. Ở đây, hóa đặc Bose-Einstein của polariton hình
thành khơng địi hỏi ―nghịch đảo dân cư‖, như trong laser chất rắn bình thường, cho nên ngưỡng
phát laser giảm đi vài bậc độ lớn. ―Điều này khiến cho các laser này cực kì hứa hẹn là laser
ngưỡng cực thấp, hay các nguồn công suất thấp phát ra ánh sáng kết hợp và phi cổ điển‖.

Nói chung, các dụng cụ polariton sẽ có mức tiêu thụ năng lượng rất thấp và cực kì nhanh,
ơng thêm. Chúng cũng có thể được lắp ráp song song thành những ma trận lớn gồm hàng nghìn
dụng cụ như thế, làm giảm đáng kể giá thành trên mỗi dụng cụ.

Theo các nhà nghiên cứu, không có lí do cơ bản nào tại sao những dụng cụ đó khơng thể
hoạt động ở nhiệt độ cịn gần nhiệt độ phòng hơn nữa và mục tiêu tiếp theo của họ là chế tạo một
dụng cụ như thế.

LED mới là một bước tiến thêm nữa về hướng thực thi sự hứa hẹn của các dụng cụ
polariton nhiệt độ phòng, điều khiển bằng điện, theo Bent Deveaud-Plédran thuộc Ecole
Polytechnique Fédérale de Laussane, Thụy Sĩ, viết trong một bài báo có liên quan (<i>Nature</i> <b>453</b>

297).

<i>(physicsworld.com, 19/05/2008) </i>

Willis Lamb: 1913 - 2008

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

</div>
<span class='text_page_counter'>(28)</span><div class='page_container' data-page=28>

<b>27 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Lamb sinh ngày 12 tháng 7 năm 1913 ở Los Angeles, California, và giống như nhiều nhà
vật lí thuộc thế hệ ơng, ơng đã nghiên cứu về công nghệ radar trong Thế chiế thứ hai. Sau chiến
tranh, ơng chuyển chun mơn vi sóng tinh thông của ông sang nghiên cứu nguyên tử hydrogen.

Trong khi làm việc tại Đại học Columbia ở New York, Lamb nhận thấy mức năng lượng
electron 2S1/2 ở hydrogen cao hơn một chút so với mức năng lượng 2P1/2. Sự lệch này khơng được
tiên đốn bởi cơ học lượng tử tương đối tính, lí thuyết được Paul Dirac sử dụng hai thập kỉ trước
đó để giải thích cấu trúc tinh tế của nguyên tử hydrogen

Willis Lamb, ảnh chụp năm 2000

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

</div>
<span class='text_page_counter'>(29)</span><div class='page_container' data-page=29>

<b>28 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

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

Lamb rời khỏi Columbia vào năm 1951 đến Đại học Stanford ở California và suốt 22

năm sau đó, ơng đảm nhận vai trị tại Harvard, Yale và Oxford. Năm 1974, Lamb tham gia Khoa
Khoa học Quang tại Đại học Arizona, nơi ông làm việc cho đến khi về hưu vào năm 2002.

Lamb qua đời hôm 15 tháng 5 năm 2008, tại Tucson, Arizona.

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

Thông tin “không b

ị

m

ấ

t” trong l

ỗ

đen

―Nghịch lí thơng tin‖ xung quanh lỗ đen đã ăn sâu vào đầu nhiều nhà vật lí đáng chú ý
trong những năm qua. Trong hơn ba thập kỉ, Stephen Hawking thuộc trường đại học Cambridge
ở Anh khăng khăng rằng bất cứ thơng tin gì đi cùng với các hạt bị giam giữ bởi lỗ đen bị mất đi
mãi mãi, mặc dù điều này đi ngược lại quy luật của cơ học lượng tử rằng thông tin không thể bị
phá hủy.

</div>
<span class='text_page_counter'>(30)</span><div class='page_container' data-page=30>

<b>29 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

<b>Lỗ đen khơng đen lắm </b>

Nghịch lí thơng tin được gặp phải lần đầu tiên vào đầu thập niên 1970 khi Hawking, dựa
trên nghiên cứu trước đó bởi Jacob Bekenstein tại Đại học Hebrew ở Jerusalem, cho rằng các lỗ
đen khơng hồn tồn đen. Ơng chỉ ra rằng các cặp hạt-phản hạt phát sinh tại rìa của lỗ đen, gọi là
chân trời sự kiện của nó, sẽ tách riêng ra. Một bên sẽ rơi vào lỗ đen, cịn bên kia sẽ thốt ra, làm
cho lỗ đen có vẻ như một vật bức xạ.

Sự rối lượng tử yêu cầu các hạt bị bẫy phải có năng lượng âm và khối lượng âm, do
tương đương khối lượng-năng lượng Einstein <i>E = mc2</i>. Với từng hạt năng lượng âm liên tiếp, vì
thế lỗ đen sẽ bị mất dần năng lượng, hay bị ―bay hơi‖. Hawking biện luận rằng ngay cả sau khi
một lỗ đen đã bay hơi hồn tồn, nó vẫn để lại điểm trung tâm, đậm đặc vô hạn của nó gọi là
điểm kì dị, trong đó thông tin sẽ bị mất vĩnh viễn.

Tầm quan trọng của nghịch lí thơng tin xuất hiện vào năm 1997 khi Hawking, cùng với
người đồng nghiệp Kip Thorne tại Caltech, Mĩ, đem lập luận này ra cá độ với John Preskill, cũng
ở Caltech. Preskill tin rằng, phù hợp với cơ học lượng tử, sự mất mát thông tin là khơng thể nào
vì nó ngăn trở các phương trình chi phối quá trình khỏi bị đảo lộn. Nhưng vào năm 2004
Hawking đã thừa nhận thua độ, nói ơng tin rằng thông tin là lấy lại được, mặc dù ở một trạng thái
trá hình.

</div>
<span class='text_page_counter'>(31)</span><div class='page_container' data-page=31>

<b>30 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Nhóm của Ashtekar tại Penn State khẳng định đã lật đổ lập luận này bằng cách thực hiện
các phép tính của một mơ hình lỗ đen trong không gian hai chiều: một chiều không gian và một
chiều thời gian. ―Theo quan điểm của tôi, đây vẫn là một câu hỏi rất quan trọng để giải quyết‖,
theo Steven Giddings tại Đại học California ở Santa Barbara. ―Cho dù Hawking nổi tiếng đã thừa
nhận thua độ, lúc ấy ông đã bỏ rơi lập luận ban đầu của ơng về sự thất thốt thơng tin. Cơng trình
mới này dường như đã cải thiện đáng kể trên các phép tính‖.

Thuận lợi của việc nghiên cứu trong không gian hai chiều là nó cho phép nhóm của
Ashtekar viết ra các phương trình lượng tử chính xác chi phối lực hấp dẫn tại lỗ đen, cái họ có
thể định giá bằng hai phép gần đúng. Thứ nhất là quá trình ―tự lực‖, về cơ bản là đi tới một lời
giải cho các phương trình bằng một loạt dự đốn hiểu rõ hơn. ―Tự lực đóng vai trị chứng minh
rằng hình học lượng tử có thể hết sức đều ngay cả khi hình học cổ điển yêu cầu các kì dị‖,
Ashtekar giải thích.

Thứ hai là phép gần đúng ―trường trung bình‖ tìm lời giải cho vùng nằm ngoài tâm của lỗ
đen. Sử dụng phép gần đúng này, nhóm của Ashtekar phát hiện thấy vùng bên trong đạt tới mật
độ vô hạn lớn hơn rất nhiều so với trước đây người ta nghĩ bằng các luận cứ cổ điển – đủ lớn để
cho phép lấy lại thông tin (arXiv:0801.1811).

<b>“Không bị thuyết phục” </b>

Preskill, người chấp nhận sự nhượng bộ hồi năm 2004 của Hawking mặc dù ông vẫn nghi
ngờ lí thuyết của ơng ta, cũng ―khơng bị thuyết phục‖ về nghiên cứu Penn State – mặc dù ông
lưu ý rằng ơng chưa có nghiên cứu nó một cách cẩn thận. ―Tôi nghĩ chúng tôi đã thực hiện một
trường hợp đẹp tuyệt vời mà hồi năm 1994 các mơ hình thuộc loại này biểu hiện sự mất thơng
tin… Tôi không thấy các quan sát của Ashtekar và những nhóm khác làm thay đổi kết luận đó
như thế nào, nhưng tơi có thể có sai sót gì đó‖. Thorne, người cũng ngờ vực sự nhượng bộ của
Hawking vào lúc ấy, khơng muốn bình luận vì ơng khơng quen thuộc với lĩnh vực nghiên cứu
đặc biệt này.

Các nhà lí thuyết khác cho rằng nhóm của Ashtekar đã có sự phát triển quan trọng, mặc
dù họ nói thêm rằng cuộc tranh luận vẫn chưa ngả ngũ. ―Sau một số tranh luận kéo dài với
Abhay, tôi vẫn chưa bị thuyết phục rằng họ đã chứng minh được thơng tin bị rị rĩ‖, Giddings nói.

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

</div>
<span class='text_page_counter'>(32)</span><div class='page_container' data-page=32>

<b>31 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

B

ọ

t BEC có th

ể

đo các l

ự

c nh

ỏ

xíu

Hai nhà vật lí ở Mĩ vừa đi tới một phương pháp sử dụng ―bọt‖ của các nguyên tử cực
lạnh để đo các lực cực kì nhỏ. Cơ cấu đó, cho đến nay chưa được kiểm tra bằng thực nghiệm,
bao gồm việc theo dõi chuyển động của một cái bọt thuộc một loại chất khí nguyên tử bao quanh
bởi một chất khí nguyên tử khác. Các nhà vật lí khẳng định các gia tốc khoảng 10-10 m/s2 có thể
phát hiện được – cho phép hệ thống được sử dụng để tiến hành các phép kiểm tra mới về định

luật hấp dẫn nghịch đảo bình phương hoặc nghiên cứu các lực tác dụng lên từng nguyên tử một.

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

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

Satyan Bhongale thuộc Đại học Rice và Eddy Timmermans tại Phịng thí nghiệm quốc
gia Los Alamos vừa đề xuất một hệ chứa một hỗn hợp độc lập pha, trong đó một thành phần (ví
dụ B) hình thành nên bọt trong thành phần kia (<i>Phys Rev Lett</i><b>100</b> 185301).

Timmermans nói với <i>physicsworld.com</i> rằng bọt đó sẽ là đối tượng cho một lực có xu
hướng đẩy bọt ra khỏi vùng giữa bẫy ra ngồi rìa. Lực ―nổi‖ này, ơng giải thích, tương tự như
lực làm cho bọt khơng khí trồi lên trong nước. Đội nghiên cứu tin rằng bằng cách điều chỉnh các
chùm laser đang bẫy BEC, lực nổi này có thể bị triệt tiêu chính xác, làm cho bọt trôi nổi ở vùng
giữa của bẫy.

Vị trí của bọt có thể theo dõi bằng cách chiếu hai chùm laser tương đối yếu đi qua bọt sao
cho chúng giao nhau tại chính giữa của nó. Chuyển động yếu ớt của bọt do lực ngoài tác dụng có
thể phát hiện bằng cách theo dõi cẩn thận các chùm laser đó. Trong chừng mực nào đó, hệ thống
tương tự như một mức tinh thần, bù lại sự nổi của bọt chống lại lực hấp dẫn, khiến Bhongale và
Timmermans đặt tên cho hệ của họ là ―cấp bậc BEC‖.

<b>Đo lực hấp dẫn trên phạm vi micro mét </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(33)</span><div class='page_container' data-page=33>

<b>32 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

nghịch đảo quen thuộc của lực hấp dẫn, cái cuối cùng có thể giúp các nhà vật lí vượt qua một
trong những thách thức cịn tồn tại của vật lí học – làm thế nào thống nhất lực hấp dẫn với ba lực
cơ bản kia của tự nhiên.

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

Ngồi ra, Timmermans tin rằng cấp bậc BEC có thể dùng để nghiên cứu lực
Casimir-Polder mà các nguyên tử ở gần bề mặt phải chịu. Những lực như thế tỏ ra rất khó đo nhưng lại
hấp dẫn đối với các nhà công nghệ nano học vì chúng có vẻ giữ vai trò quan trọng trong cách
thức các nguyên tử tổ chức trên bề mặt.

Trong khi Timmermans không quan tâm đến bất kì nhóm thực nghiệm nào hiện đang cố
gắng chế tạo một cấp bậc BEC, thì ông tin rằng một vài nhóm trên thế giới cần đến sự tinh thơng
thực nghiệm.

Một nhóm như thế đứng đầu là nhà khoa học đoạt giải Nobel Carl Wieman tại Đại học
Colorado và mới đây đã chứng minh rằng một BEC của nguyên tử rubidium-85 và rubidium-87
có thể tách thành hai loại khác nhau (<i>arXiv</i>:0802.2591). Thành viên đội nghiên cứu Scott Papp
(hiện ở Caltech) nói với physicsworld.com rằng thật ―đáng tin cậy là BEC tách biệt pha có thể
dùng cho phát hiện lực‖. Ông thêm rằng đội Colorado đã chỉ ra được các BEC như thế nhạy với
các lực bên ngoài như lực hấp dẫn.

Tuy nhiên, ông cũng thấy việc hiện thực hóa thiết kế của Bhongale và Timmermans trong
phịng thí nghiệm ―thật khó, nhưng khơng phải là khơng thể‖.

</div>
<span class='text_page_counter'>(34)</span><div class='page_container' data-page=34>

<b>33 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Tìm ki

ế

m các chùm neutrino ET

Trong vài thập niên qua, các nhà khoa học đã sử dụng các kính thiên văn để qt qua bầu
trời tìm kiếm sự truyền sóng vơ tuyến hay quang học trông không tự nhiên đến từ sự sống thơng
minh ngồi Trái đất. Tuy nhiên, với sự tìm kiếm sự thơng minh ngồi Trái đất (SETI) từ trước
đến nay đã thất bại trước việc nhặt ra một tín hiệu đơn lẻ, các nhà nghiên cứu ở Mĩ hiện nay tin
rằng thật đáng giá việc mở rộng nghiên cứu ra ngồi vùng bước sóng điện từ và bắt đầu lưu tâm
tới các neutrino.

Dải IceCube nằm sâu trong băng. Hình trụ sẫm là máy dò AMANDA, hợp nhất vào IceCube

John Learned thuộc Đại học Hawaii và các đồng sự đã đi đến kết luận rằng các nền văn
minh lạ tiến bộ có thể gửi tin nhắn trong Dải Ngân hà bằng neutrino, và những tin nhắn này có
thể lọc ra bằng máy dò neutrino hiện đang được xây dựng trên Trái đất này (<i>arXiv</i>:0805.2429).

</div>
<span class='text_page_counter'>(35)</span><div class='page_container' data-page=35>

<b>34 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

khó mà xây dựng – yêu cầu những lượng khổng lồ vật chất dò và đặt sâu dưới lòng đất hoặc dưới
biển hoặc dưới băng – và thậm chí phức tạp nhất chỉ cũng phát hiện vài ba hạt ít ỏi mà thôi.

<b>Sự truyền thông nhiễu thấp </b>

Nhưng Learned và các đồng sự Sandip Pakvasa thuộc Đại học Hawaii và Tony Zee tại
Viện Vật lí Lí thuyết Kavli ở Đại học California, Santa Barbara, tin rằng sự truyền thông
neutrino mang lại vài sự thuận lợi so với bước sóng điện từ. Các tín hiệu vơ tuyến hay quang học
có thể bị chặn lại bởi vật chất bên trong thiên hà, chẳng hạn, và bức xạ đó bị làm cho lu mờ bởi
hàng loạt nguồn nhiễu điện từ. Mặt khác, các neutrino băng qua thiên hà hầu như không bị ngăn

trở và, nếu mang năng lượng cao, cực kì hiếm và do đó khơng chịu sự giao thoa nền.

Các nhà nghiên cứu người Mĩ giả sử rằng các chumg neutrino chủng tộc lạ sẽ có dạng
xung và mang tính định hướng, và các tin nhắn có khả năng gửi một số thứ na ná như mã Morse
– với một khoảng thời gian biến thiên giữa các xung dùng để mã hóa thơng tin. Họ cịn tin rằng
một nền văn minh tiến bộ sẽ không sử dụng neutrino với năng lượng dưới khoảng một triệu
electron-volt, để tránh bất kì sự giao thoa nào với các neutrino tạo ra bởi sự phân hủy phóng xạ
tự nhiên và các quá trình Mặt trời. Họ cho rằng các nhà săn tìm SETI sẽ nhắm tới một năng
lượng đặc biệt 6,3 petaelectron-volt (PeV) (6,3. 1015

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

<b>Những lượng năng lượng khổng lồ </b>

Learned và các đồng sự đã nêu ra hai phương án tạo ra các neutrino như thế. Cách thứ
nhất bao gồm việc cho va chạm các electron và positron ở năng lượng bằng với khối lượng của
hạt Z0, một quá trình về nguyên tắc tương đối đơn giản nhưng là q trình địi hỏi những lượng
năng lượng khổng lồ - khoảng 3% công suất phát neutrino của Mặt trời gửi đi trên khoảng cách
3000 năm ánh sáng.

Phương án thứ hai bao gồm việc bắn các proton vào một cái bia, làm gia tốc các pion
xuất hiện đến khoảng 30 PeV, và sau đó tách riêng các sản phẩm phân hủy pion (muon và
neutrino muon). Trên thực tế, q trình này có thể thực hiện bằng công suất phát của các nhà
máy điện nhiệt hạch đã được đề xuất, và sẽ mang lại thêm lợi thế có khả năng tạo ra neutrino lẫn
phản neutrino (sự chuyển đổi giữa hai loại sẽ mang lại một cách nữa cho mã hóa thơng tin). Việc
gia tốc các pion đến năng lượng cao như thế sẽ là một thách thức to lớn nhưng ―không hẳn là
không thể đối với một nền văn minh tương lai‖, theo Learned.

<b>Các kính thiên văn neutrino thế hệ kế tiếp </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(36)</span><div class='page_container' data-page=36>

<b>35 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

6,3 petaelectron-volt – nên việc phát hiện hai hay nhiều hơn hai hạt thuộc loại này sẽ là tín hiệu
mách bảo cho biết chúng được tạo ra một cách nhân tạo hay không.

Learned và các đồng sự tin rằng điều quan trọng là giữ các kính thiên văn neutrino hoạt
động trong những khoảng thời gian dài lâu. Họ chỉ ra rằng các nền văn minh ngồi địa cầu sẽ
khơng có cách nào biết khi nào thì phát tín hiệu, vì tin nhắn của họ có thể mất hàng chục nghìn
năm để đi tới người nhận dự định của họ (Dải Ngân hà được cho là có bề ngang chừng 100.000
năm ánh sáng) và sẽ khơng thể nào tiên đốn chính xác khi nào thì một hành tinh thân thiện với
sự sống sẽ đi vào cơng nghệ hóa. Bất kì sự sống thơng minh nào ở ngồi kia do đó đều có thể
quyết định gửi các tin nhắn một cách định kì, và chúng ta sẽ khơng thể tiên đốn chu kì này sẽ là
bao nhiêu, Learned nói thêm. ―Nếu như có những tín hiệu ngồi kia, nó sẽ sớm rõ ràng thơi‖, ơng
nói. ―Nhưng chúng ta sẽ phải chăm chú theo dõi‖.

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

Gravity Probe B n

ằ

m cu

ố

i danh sách đánh giá c

ủ

a NASA

Một ―bản đánh giá cấp bậc‖ các sứ mệnh thiên văn vật lí của NASA đã kết luận rằng một
vệ tinh đang thử đo các hiệu ứng hấp dẫn tiên đoán bởi thuyết tương đối rộng Einstein sẽ không
nhận thêm tiền tài trợ nào nữa sau tháng 9 này.

Bản báo cáo của ủy ban 15 thành viên do NASA ủy quyền – mà <i>physicsworld.com</i> thu
được – phân tích 10 trong số các sứ mệnh thiên văn vật lí hiện đang trên quỹ đạo quay xung
quanh Trái đất. Mặc dù bản báo cáo kết luận rằng 9 trong số 10 sứ mệnh sẽ được kéo dài chừng
nào ―đủ tiền tài trợ sẵn có‖, nhưng ủy ban lưu ý rằng Gravity Probe B (GP-B), được xếp hạng

cuối cùng, ―đã thất bại trước việc đạt tới mục tiêu của nó‖ và vì thế sẽ khơng được nhận thêm
đồng nào nữa cả.

<b>Các hiệu ứng đo đạc và hệ quy chiếu kéo theo </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(37)</span><div class='page_container' data-page=37>

<b>36 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Đội nghiên cứu GP-B đứng đầu là Francis Everitt thuộc Đại học Stanford, hồi năm ngoái
đã báo cáo những phép đo duy nhất thành công về hiệu ứng đo đạc, khơng có bằng chứng nào
cho hiệu ứng hệ quy chiếu kéo theo. Tuy nhiên, không những sứ mệnh Cassini của NASA cũng
đo được hiệu ứng đo đạc, mà bản báo cáo cịn kết luận rằng ―thí nghiệm GP-B đã bị bắt kịp bởi
các sự kiện và bây giờ chỉ chiếm một vai trò nhỏ trong lĩnh vực đó‖.

Bản báo cáo nói rằng các sứ mệnh tương lai như LISA – sẽ tìm kiếm sóng hấp dẫn như
tiên đoán bởi thuyết tương đối rộng Einstein – sẽ mạnh mẽ hơn và vì thế ―khó mà xác định GP-B
có cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về hấp dẫn hay không‖.

<b>Các moment quay khơng mong muốn </b>

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

Thật vậy, theo Bencze, đội nghiên cứu gồm 10 hay chừng ấy người đang khảo sát số liệu
sẽ cần tài trợ chừng 3 triệu đô la để hồn thành dự án. ―Số tiền này thật khơng đáng kể so với các
sứ mệnh khác trong danh sách‖, Bencze nói. Người ra ước tính rằng đài quan sát tia X Chandra,
xếp thứ hai trong danh sách (xem bên dưới), sẽ tiêu tốn chừng 50 triệu đô la để giữ cho nó hoạt
động.

Sau đây là bảng xếp hạng 10 sứ mệnh khoa học:

1 SWIFT
2 Chandra
3 GALEX
4 Suzaku
5 Warm Spitzer
6 WMAP
7 XMM-Newton
8 INTEGRAL
9 RXTE

10 Gravity Probe B

</div>
<span class='text_page_counter'>(38)</span><div class='page_container' data-page=38>

<b>37 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Đ

ề

xu

ấ

t phép ki

ể

m tra m

ớ

i v

ề

nguyên lí Copernicus

Cách mạng trong khoa học không đến thường xuyên, nhưng cuốn sách De revolutionibus
<i>orbium coelestium (Về sự quay của các quả cầu thiên thể) xuất bản vào năm 1543 nhất định gây </i>
ra một cuộc cách mạng như thế. Cơng trình của Nicolas Copernicus đã lật đổ mơ hình ―địa tâm‖
của hệ Mặt trời trong đó nằm ngay trung tâm, và đề xuất một quan điểm thay thế trong đó Trái
đất quay xung quanh Mặt trời.

Không ai phủ nhận thực tế rằng Mặt trời nằm tại trung tâm của hệ Mặt trời của chúng ta,
và cũng chẳng ai ngờ vực ý kiến rằng chúng ta không ở tại trung tâm của vũ trụ. Thật vậy, điều
này được kết lại trong một nguyên lí gọi là ―Nguyên lí Copernicus‖ phát biểu rằng Trái đất
khơng nằm ở vị trí đặc biệt ưu ái nào và nó được xem như là mặc định hiểu giữa các nhà nghiên
cứu. Nhưng làm sao chúng ta có thể kiểm tra nó ? Hai đội nhà vật lí độc lập nhau nghĩ rằng họ
biết cách, và bảo vệ cho luận điệu của họ trong những bài báo song song nhau đăng trên tờ
<i>Physical Review Letters. </i>

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

191302).

<b>Gia tốc vũ trụ và năng lượng tối </b>

Các nhà vũ trụ học như Caldwell và Stebbins bị cuốn hút vào Ngun lí Copernicus vì nó
giữ vai trị quan trọng trong việc giải thích bằng chứng có khả năng quan sát cho sự gia tốc vũ trụ
và năng lượng tối. Nếu Nguyên lí Copernicus là khơng có căn cứ, thì có lẽ chẳng cần đến thứ
năng lượng tối kì lạ và để giải thích cho quan sát sự gia tốc của vũ trụ, chúng ta phải sống tại
trung tâm của một ―trống khơng‖. Chân khơng này khi đó để lại một sự méo mó trong CMB ở
bên ngồi một vật đen. ―Điều này thật cơ bản nên chúng ta phải kiểm tra nó‖, Caldwell giải thích.

Để đo xem điều này có đúng không, đội nghiên cứu đề xuất đo bản chất vật đen của
CMB chính xác hơn so với trước đây. Chân không sẽ dẫn tới một sự bất đẳng hướng lớn của ánh
sáng tán xạ phát ra từ CMB cho một sự lệch nhỏ ở CMB khỏi một vật đen. Nhưng nếu chúng ta
thấy thêm bằng chứng rằng CMB là một vật đen thì nó sẽ là bằng chứng rằng Nguyên lí
Copernicus là đúng.

</div>
<span class='text_page_counter'>(39)</span><div class='page_container' data-page=39>

<b>38 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Caldwell và Stebbins nghĩ rằng các sứ mệnh NASA tiếp theo như Máy đo phân cực phổ
tuyệt đối sẽ có khả năng phát hiện ra những sự lệch có thể có khỏi hành vi vật đen của CMB và
COBE và FIRAS không nhạy lắm. ―Chúng ta cần phải đo CMB ở những tần số khác nhau, thứ
mà những sứ mệnh trước đây khơng có khả năng thực hiện‖, Caldwell nói.

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

191303). Phương án của họ bao gồm việc đo sự lệch đỏ của các thiên hà – sự lệch bước sóng ánh
sáng sang bước sóng dài hơn do tăng tốc – rất chính xác theo thời gian xem có sự thay đổi nào
hay không. Đội nghiên cứu biện luận rằng số liệu lệch đỏ này có thể kết hợp với các phép đo
khoảng cách của các thiên hà để suy ra vũ trụ có đồng đều về mặt khơng gian hay khơng – đó là
cơ sở của Ngun lí Copernicus.

Tuy nhiên, dường như một trong những trụ cột của vũ trụ học khơng dễ gì nhanh chóng
bị lật đổ. ―Tơi đánh cược ngơi nhà của mình rằng kết quả sẽ là vơ hiệu nên Ngun lí Copernicus
là đúng trên quy mô mà chúng ta quan sát‖, theo Paul Steinhardt, một nhà vũ trụ học tại Đại học
Princeton. ―Nhưng tơi nghĩ các thí nghiệm sẽ được thực hiện‖.

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

Pheonix phát hi

ệ

n ra vùng đ

ấ

t đóng băng trên sao H

ỏ

a

Các đa giác giống nhau hiện ra trên đặc trưng bề mặt ở hai cực của Trái đất nằm trong

những đặc điểm đầu tiên được nhận ra bởi sứ mệnh Pheonix của NASA, tổ hợp thiết bị đã chạm
đất sao Hỏa vào sáng sớm ngày hôm qua lúc 00:53 GMT.

</div>
<span class='text_page_counter'>(40)</span><div class='page_container' data-page=40>

<b>39 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Những bức ảnh khác chụp bởi camera gắn trên Phoenix xác nhận rằng phi thuyền ở trong
tình trạng ―sức khỏe tốt‖, chịu được hành trình 9 tháng, 679 triệu dặm và việc tiếp đất khéo léo
bao gồm các động cơ hạ cánh – lần đầu tiên loại hạ cánh kiểu này được thực hiện kể từ năm
1976. Các nhà khoa học NASA cảm thấy bớt căng thẳng là Phoenix đã không phải chịu số phận
như hai vật tiền nhiệm của nó - Mars Climate Orbiter và Mars Polar Lander — cả hai đều thất
bại vào năm 1999.

Các đặc trưng đa giác mà tàu đổ bộ Pheonix của NASA chụp thoáng qua
hơi nhỏ hơn so với các nhà khoa học mong đợi.

Phoenix hiện đang sẵn sàng bắt đầu sứ mệnh ba tháng của nó trên sao Hỏa để nghiên cứu
nguồn gốc của băng mặt đất, sự hoạt động của chu kì khí hậu và khả năng có sự sống thể vi
khuẩn.

</div>
<span class='text_page_counter'>(41)</span><div class='page_container' data-page=41>

<b>40 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Laser terahertz chi

ế

u sáng

ở

nhi

ệ

t đ

ộ

phòng

Các chùm tia terahertz có thể dùng trong nhiều ứng dụng khoa học và cơng nghệ, ví dụ
như chụp ảnh sinh học, theo dõi an ninh và khoa học vật liệu. Nay thì những ứng dụng này ở vào
bước tiến gần hơn nữa, khi các nhà nghiên cứu ở Mĩ và Thụy Sĩ chế tạo được nguồn phát
terahertz kết hợp ở nhiệt độ phòng đầu tiên dựa trên công nghệ nano bán dẫn sẵn có trên thị
trường.

Bức xạ terahertz nằm giữa vùng vi sóng và hồng ngoại xa của phổ điện từ, ở bước sóng

khoảng 1 đến 0,03 mm. Cho đến nay, các laser bán dẫn cỡ nhỏ duy nhất phát ra ánh sáng ở bước
sóng terahertz là các laser ―thác lượng tử‖ (QCL). Những dụng cụ này gồm nhiều tầng giống hệt
nhau cấu thành từ các giếng lượng tử bề dày nano mét.

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

Tuy nhiên, cho đến nay, các QCL chỉ có khả năng phát ra bức xạ terahertz ở nhiệt độ
đông lạnh dưới 200 K. Dụng cụ QCL mới – chế tạo bởi Federico Capasso thuộc Khoa Kĩ thuật
và Khoa học ứng dụng Harvard và các đồng sự đến từ Đại học Texas A&M và ETH Zurich –
phát ra bức xạ terahertz với vài trăm nano watt công suất ở nhiệt độ phịng (<i>Appl. Phys. Lett.</i><b>92</b>

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

Đội nghiên cứu chế tạo QCL của họ từ một chất biểu hiện ―sự phát hiệu tần số‖ (DFG).
Điều này có nghĩa là khi nó được rọi sáng bằng hai tần số ánh sáng, các electron tái phát xạ ra
photon ở cả hai tần số riêng cũng như hiệu tần số. Khi hai tần số nằm trong vùng hồng ngoại
trung, QCL có thể tạo ra tần số hiệu 5 THz.

<b>Không kềnh càng </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(42)</span><div class='page_container' data-page=42>

<b>41 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Trái lại, dụng cụ mới được bơm bằng điện. ―Dụng cụ của chúng tôi làm được mọi thứ trong một

tinh thể bán dẫn nhỏ kích thước một vài mili mét mà khơng cần bất kì laser bên ngồi kềnh càng
nào‖, Capasso giải thích. ―Điều này có nghĩa là dụng cụ nhỏ gọn, di động và tiêu thụ ít năng
lượng‖.

Vì bức xạ terahertz có thẻ đi qua đa số các chất ngoại trừ kim loại, nên nó có thể dùng để
phát hiện vũ khí giấu giếm hay các hóa chất gây nổ, hay chụp ảnh các mẫu vật sinh học. ―Việc
phát hiện ra các khiếm khuyết vật liệu, như các vết nứt trong bọt, cũng là một ứng dụng quan
trọng‖, Capasso nói thêm.

Các nhà nghiên cứu hiện đang nghiên cứu cách làm tăng công suất phát của nguồn phát
terahertz kết hợp của họ ở nhiệt độ phòng, cũng như ở các nhiệt độ đông lạnh nhiệt điện. Họ sẽ
làm điều này bằng cách tăng diện tích bề mặt dùng cho phát xạ ánh sáng và bằng cách tối ưu hóa
thiết kế của các giếng lượng tử.

―Đây là một kết quả rất hấp dẫn và quan trọng vì nó phá tan các trở ngại đi cùng các laser
bán dẫn terahertz thông thường, chúng chỉ hoạt động ở nhiệt độ thấp‖, theo lời Christian Pflügl
thuộc Đại học Harvard University, người khơng có liên quan trong nghiên cứu này. ―Phương
pháp mới lạ này có thể dẫn tới việc hiện thực hóa các nguồn phát ánh sáng bán dẫn nhỏ gọn với
công suất phát đủ cho nhiều ứng dụng quang phổ, ví dụ như nghiên cứu các sản phẩm dược, phát
hiện thuốc và xác định bệnh trong mô da‖.

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

Nghiên c

ứ

u cho th

ấ

y t

ầ

ng đ

ố

i l

ư

u phía trên đang

ấ

m lên

Nghiên cứu tiến hành ở Mĩ đã giúp đặt cho yên nghỉ một trong những tranh cãi lâu nay
xung quanh các mơ hình khí hậu: tầng đối lưu phía trên có hay khơng ấm dần lên.

</div>
<span class='text_page_counter'>(43)</span><div class='page_container' data-page=43>

<b>42 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

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

Trong khi đó, các nhà khoa học khí hậu biết rằng các thiết bị khí cầu thời tiết bị ảnh
hưởng bởi hiệu ứng ấm lên của ánh sáng Mặt trời. Họ cũng vướng mắc với việc làm sáng tỏ
phạm vi mà số liệu vệ tinh của tầng đối lưu có thể bị ảnh hưởng bởi tầng bình lưu. Nhưng kiến
thức về những sai số này không làm cho rõ ràng hơn chút nào là những thay đổi nhiệt độ gì, nếu
có thể nói như thế, đang xảy ra trong tầng đối lưu phía trên.

Nay, Robert Allen và Steven Sherwood thuộc trường đại học Yale đã sử dụng dữ liệu gió
thu thập từ các khí cầu thời tiết làm vật ủy nhiệm cho các phép đo nhiệt độ trực tiếp mang lại
bằng chứng có sức thuyết phục đầu tiên rằng tầng đối lưu phía trên cuối cùng đang nóng dần lên.
Mặc dù chúng là một phép đo nhiệt độ gián tiếp, nhưng nhưng bản ghi số liệu gió này có thể hồi
phục bằng các thiết bị vệ tinh và trên mặt đất, khiến chúng xác thực hơn các phép đo nhiệt độ sẵn
có (<i>Nature Geoscience</i> doi: 10.1038/ngeo208).

</div>
<span class='text_page_counter'>(44)</span><div class='page_container' data-page=44>

<b>43 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

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

―Nghiên cứu này thật sự cho thấy tầng bình lưu vùng nhiệt đới đã và đang ấm lên trong
ba thập niên qua‖, theo Benjamin Santer ở Phịng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore .
―Và tôi hi vọng nó sẽ đưa cuộc tranh luận này về số liệu khí cầu thời tiết và số liệu vệ tinh vào

chỗ yên nghỉ‖. Santer, một trong những tác giả đứng đầu của bản báo cáo năm 1995 của Ủy ban
Liên chính phủ về Sự biến đổi khí hậu, cho rằng bước tiếp theo là xác nhận kết quả của Allen và
Sherwood với các bản ghi nhiệt độ trực tiếp. Việc này, ơng giải thích, phải được thực hiện với
các thiết bị khí cầu thời tiết tiên tiến có khả năng định cỡ các mơ hình cũ để loại bỏ định kiến.

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

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

Bí m

ật của sự đóng gói ngẫu nhiên

</div>
<span class='text_page_counter'>(45)</span><div class='page_container' data-page=45>

<b>44 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

Việc suy nghĩ cách đóng goi quả cầu có thể bắt đầu vào thế kỉ thứ 16 với nhà toán học
Thomas Harriot, một người bạn của nhà thám hiểm người Anh Walter Raleigh, khi ông đã thử
tính xem có bao nhiêu quả đạn đại bác có thể gói gọn gàng lên trên nhau. Năm 1611, nhà toán
học người Đức Johannes Kepler kết luận rằng có cách sắp xếp nào hiệu quả hơn kiểu ―lập
phương tâm diện‖ đều – cho phép tỉ số gói – phần khơng gian tổng bị chiếm chỗ bởi các quả cầu
– là 74%. Niềm tin được chứng minh chặt chẽ với sự toại nguyện của đa số các chuyên gia bởi
nhà toán học người Mĩ Thomas Hale vào năm 1998.

Sự đóng gói ngẫu nhiên thì kém đơn giản hơn. Có ―sự đóng gói ngẫu nhiên chặt‖, ví dụ,
khi các hạt hình cầu được cho vào trong một cái hộp rồi lắc lên. Các thí nghiệm cho thấy việc
này đưa đến tỉ số gói 64%. Nhưng nếu các hạt được đưa vào một cách nhẹ nhàng, các nhà khoa
học thu được ―sự đóng gói ngẫu nhiên khơng chặt‖ khoảng 55%.

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

<b>453</b> 629).

Sử dụng công thức của họ, các nhà nghiên cứu tính được tỉ số đóng gói đối với sự đóng
gói ngẫu nhiên chặt là 0,634, trong khi con số tương ứng đối với sự đóng gói khơng chặt là
0,536, đại khái phù hợp với kinh nghiệm truyền thống. Makse và các cộng sự còn minh họa công
thức của họ bằng một biểu đồ pha, họ chỉ ra, làm sáng tỏ vai trò quan trọng của ma sát trong sự
đóng gói ngẫu nhiên. Khi khơng có ma sát giữa các hạt, thì chỉ có thể thu được sự đóng gói chặt
tối đa, nhưng khi ma sát tăng lên, và hệ quả là số phối hợp hình học giảm, thì hệ các hạt có thể ở
vào nhiều trạng thái mật độ đa dạng. ―Trước đây người ta chỉ quan tâm đến các hệ không ma
sát‖, Makse nói, ―nên họ đã bỏ qua phần quan trọng nhất của biểu đồ pha‖.

</div>
<span class='text_page_counter'>(46)</span><div class='page_container' data-page=46>

<b>45 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

nhiều việc cần phải làm trước khi các nhà khoa học có được sự hiểu biết thống nhất về sự đóng
gói cầu ngẫu nhiên lẫn có trật tự. Một phần đó là vì nghiên cứu mới nhất này tạo ra một số đường
tắt, ví dụ như lập mơ hình tương tác hạt trung bình trong tồn bộ vật. ―Cơng trình của chúng tơi
chỉ là bước đầu tiên trên con đường đi tới một lí thuyết ngang tầm với lí thuyết của Hales‖, ơng
thêm. ―Con đường đó rất dài‖.

Tuy nhiên, Makse tin rằng cơng trình của đội ơng có thể có những ứng dụng thực tiễn.
Ông chỉ ra rằng các chất dạng hạt được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhưng trong thực tế

người ta hiểu biết nghèo nàn về chúng. Ông cho rằng một đại lượng gọi là ―sức nén chặt‖ – số đo
mức độ mà một hệ có khả năng bị nén – có thể giúp các công ti dược phẩm, thực phẩm và dầu
khí tối ưu hóa sản phẩm của họ. ―Sức nén chặt có thể dùng để mơ tả đặc trưng trạng thái của một
chất bột theo kiểu giống như nhiệt độ xác định trạng thái của một chất lỏng hay chất khí‖, ơng
nói.

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

Kĩ thu

ậ

t kh

ả

o sát t

ừ

h

ọ

c

ở

c

ấ

p đ

ộ

nano

Các nhà nghiên cứu ở Nhật vừa sử dụng một kĩ thuật mới lần đầu tiên đo được cấu trúc từ
và điện tử của các lớp nguyên tử lớp dưới bề mặt trong một chất. Kĩ thuật đó, được đặt tên là
quang phổ học nhiễu xạ, sẽ thật quan trọng cho việc tìm hiểu từ học ở cấp độ nano và phát triển
các chất ghi trữ từ tính ―vng góc‖ mật độ cao.

Mật độ lưu trữ dữ liệu trong tương lai sẽ sớm phải vượt qua một terabyte (1012

byte) trên
mỗi inch vuông, yêu cầu các bit chỉ có bề ngang 10 nm hoặc ít hơn. Nhưng đây là cấp độ mà ở
đó từ học bề mặt xuất hiện, cho nên điều quan trọng là tìm hiểu xem có bất kì hiệu ứng từ bất
thường nào hay không.

</div>
<span class='text_page_counter'>(47)</span><div class='page_container' data-page=47>

<b>46 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

định cường độ của các cực đại, họ có thể phân biệt cấu trúc từ và điện tử của từng lớp riêng rẽ
(<i>Phys. Rev. Lett.</i><b>100</b> 207201).

Fumihiko Matsui và các đồng sự.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng kĩ thuật của họ để phân tích cấu trúc từ của một màng
mỏng nickel trên bề mặt đồng, một chất quan trọng trong việc lưu trữ dữ liệu từ tính. Cho đến
nay, cấu trúc từ nguyên tử của các màng mỏng nickel vẫn không rõ ràng, mặc dù các nhà khoa
học biết rằng trục từ hóa trong các màng đó đi từ song song tại bề mặt chất sang vng góc ở 10
lớp ngun tử sâu. Matsui và các đồng sự đã phân tích vùng chuyển tiếp này và đo được moment
từ trong từng lớp riêng rẽ.

Biết được chính xác những moment từ này thay đổi như thế nào trong cấu trúc có thể hữu
ích cho việc chế tạo các dụng cụ ghi trữ từ tính vng góc. Từ tính vng góc sẽ có khả năng
thực hiện mật độ lưu trữ gấp ba lần mật độ lưu trữ của các chất ghi trữ theo chiều dọc truyền
thống. Đây là vì các hạt từ tính có khả năng nhồi nhét gần nhau hơn cho mật độ cao hơn, đưa đến
nhiều dữ liệu hơn trên mỗi inch vuông.

</div>
<span class='text_page_counter'>(48)</span><div class='page_container' data-page=48>

<b>47 </b> Bản tin vật lí tháng 5/2008 | thuvienvatly.info – thuvienvatly.com

cách không gây hại lần đầu tiên. ―Kĩ thuật của chúng tơi khiến người ta có thể tập trung vào vùng
bên dưới bề mặt, nơi kết nối bề mặt với thế giới khối chất‖, Matsui nói với <i>physicsworld.com</i>.

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

</div>


<a href=' /><a href=' /><a href=' />