: 360.thuvienvatly.com V t Lý 360 uvienvatly.com
V
¥ a ( ¥ E ( ¨ © B ¥ & P E D C
s ¥ r & ¥ I ¦ B & ¦ ( i § y & x e d w ¨
¨ a ¦ ¥ ¨ ¥ g f d ¥ v ) D R § ) Q
V u t 3 1 ¥ ¨ ¥ 9 p ¦ ¨ s & ¨ r ¦ 8 ¥ ¥ q ¨
¥ d E D C D U ¦ 9 § U ¦ c 9 p ( i d ¨ ¥
¥ h ¦ ¥ ( ¦ ¥ ¨ ¥ g f d ¥ U d & e d © ¦
X W
I ¦ c ¦ ¥ ¨ ¦ @ b ¨ a § ¥ ` ¦ ¥ Y ' ¥ D
H
V ¨ U D ¥ ' 8 7 T T 3 1 4 S 3 2 1 0 ) D R § ) Q P ) D I )
G F ¨ ¥ © ¦ E D C ¦ ¥ & B A ¦
$ # "
¨ @ ¦ 9 ¥ ' 8 7 6 5 3 1 4 3 2 2 1 0 ) ( ' ' & % ¥ ¨
! ¨ ¥ © ¦ ¥ ¥ ¨ ¦ ¦ ¥ © ¦ ¦ ¥ ¨ § ¦ ¥ ¤
B n tin t ng h p hàng tháng, phát hành t i thuvienvatly.com 12 2011 áng
Khôûi nguoàn vaø nuoâi döôõng ñam meâ
£ ¢ ¡
Baûn Tin Vaät Lyù
WWW.THUVIENVATLY.COM
Bản Tin Vật Lý
Tháng 12 - 2011
© Thư Viện Vật Lý
www.thuvienvatly.com
banquantri@thuvienvatly.com
Tháng 12 năm 2011
Nội dung:
Trần Nghiêm
Lucky_Rua
123physics
Xuân Nguyễn
Hoài Ân
KaDick
Taluma
Biên tập: Trần Triệu Phú – trieuphu@thuvienvatly.com
Thiết kế bìa: Trần Triệu Phú
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.
N i dung tháng này
Nhà du hành Apollo 14 ñ ng ý tr l i cái camera ñã ‘chôm’ .................................................... 1
LHC k t thúc ñ t ch y proton năm 2011 .................................................................................... 2
‘Sóng ma’ ñ i dương là do h i lưu gây ra ................................................................................... 4
LHC th nghi m các va ch m proton-chì ................................................................................... 6
Tìm ki m ngư i ngoài hành tinh qua ánh ñèn ñô th c a h ....................................................... 7
08/11: Trái ñ t ñón ti u hành tinh l n nh t trong vòng 35 năm qua ñ n thăm ........................... 9
3 nguyên t m i ñã ñư c ñ t tên: Darmstadtium, Roentgenium, Copernicium ............... 11
Norman Ramsey: 1915–2011 ................................................................................................... 12
Nh ng ch t li u m i bi n nhi t thành ñi n ............................................................................... 14
Các nhà khoa h c Nga có 3 ngày ñ c u l y phi thuy n Phobos-Grunt ................................... 16
Nh ng phát minh ñơn gi n làm thay ñ i cu c s ng hàng ngày c a chúng ta ........................... 18
Ai m i là ngư i ñ u tiên khám phá ra vũ tr ñang giãn n ?..................................................... 21
Xe hơi nano b n bánh ............................................................................................................... 23
Charles Babbage ñã có ý tư ng máy vi tính l p trình t năm 1830 .......................................... 25
Phát hi n hai ñám mây khí Big Bang ‘nguyên ch ng’.............................................................. 27
Nh ng nhà máy ñi n trên qu ñ o là kh thi ............................................................................ 29
T o ra ánh sáng t chân không ................................................................................................. 30
Phi thuy n thám hi m sao H a c a Nga s p rơi v Trái ñ t ..................................................... 32
B ng ch ng ñ u tiên cho s vi ph m CP quark duyên .......................................................... 34
Thí nghi m m i ng h kh ng ñ nh neutrino siêu sáng ............................................................ 35
LHC có th làm sáng t v nh ng neutrino siêu sáng............................................................... 36
M c vi t bám dính lên gi y như th nào ................................................................................... 38
Ràng bu c m i nh t v kh i lư ng c a v t ch t t i .................................................................. 40
‘Siêu b t’ t o ra tia vũ tr ......................................................................................................... 42
Curiosity lên ñư ng ñi sao H a................................................................................................. 44
ð xu t tìm ki m neutrino th tư .............................................................................................. 47
Curiosity có th xác nh n k t qu tìm th y s s ng trên sao H a c a tàu Viking .................... 49
ð ng ñ t nhìn qua kính hi n vi ................................................................................................. 51
Hương v ld c~a nhng nguyên t nng nht bþng tun hoàn ........................................... 54
B n tin V t lý tháng 12/2011
Mitchell ñã gi DAC cho ñ n tháng 5/2010,
Nhà du hành Apollo 14 khi ông ñưa nó và nh ng v t d ng khác ra
ñ ng ý tr l i cái camera ñã bán ñ u giá t i nhà ñ u giá Bonhams
New York. ðó chính là lúc NASA ñâm
‘chôm’ ñơn ki n lão già Mitchell 80 tu i, NASA
kh ng ñ nh ông không còn quy n s h u
Trong ph n ph n h i cho m t bài báo ñăng h p pháp ñ i v i cái camera n a. ðơn
trên Universe Today g n ñây, nhà du hành kháng cáo c a Mitchell ñã b m t v th m
Apollo và là ngư i-th -sáu-trên-m t-trăng phán qu n Florida bác b h i ñ u tháng
Ed Mitchell ñã ñ ng ý tr l i chi c Camera này; ông này nói ch ng có ñi u lu t hay
Thu D li u m t trăng (DAC) mà ông ñã quy ñ nh nào cho nh ng trư ng h p như
gi t s m nh Apollo 14, thay vì ph i ra th c , ñây là m t v ki n do m t t ch c
h u tòa vào m t ngày nào ñó trong năm t i tr c thu c liên bang kh i t .
do NASA ñã kh i ki n h i tháng 6.
Chi c camera 16 mm ñư c Mitchell “nh t
v ” t module h cánh Apollo 14 khi nó
ñư c tàu qu ñ o th ra sau chuy n vi ng
thăm c a các nhà du hành ñ n M t trăng
vào tháng 2 năm 1971. Module h cánh –
cùng v i m i th còn l i trong nó – sau ñó
ñã ñâm vào b m t M t trăng.
Không nh ng Mitchell xem nó là m t
m nh rác th i vô giá c a m t thi t b l ch
s , mà theo m t chính sách có hi u l c khi
ñó, các nhà du hành có quy n gi l i nh ng
Cái Camera Thu D li u (DAC) này là m t trong
v t d ng nh t ñ nh t nh ng s m nh c a hai camera 16 mm trên module m t trăng “Antares”
h làm v t k ni m. thu c s m nh Apollo 14 khi nó ti p ñ t m t trăng
hôm 5 tháng 2 năm 1971. nh: FLSD
Thay vì ti p t c h u tòa vào tháng 10 năm
2012, Mitchell ñã ñ ng ý trong phiên toàn
c p qu n hôm th năm v a qua là s “rút
l i m i kh ng ñ nh quy n s h u, tư cách
pháp nhân, hay quy n chi m h u” ñ i v i
cái camera trên.
Mitchell và các công t viên liên bang m i
bên s ch u trách nhi m n p phí tòa án c a
mình.
Ngu n: Universe Today
Nhà du hành Apollo 14 Ed Mitchell trên M t trăng,
ngày 5 tháng 2 năm 1971. nh: NASA
http://thuvienvatly.com | 1
B n tin V t lý tháng 12/2011
LHC k t thúc ñ t ch y
proton năm 2011
Sau 180 ngày ch y liên t c và b n trăm
nghìn t (4.1014) va ch m proton-proton,
l ch ch y proton năm 2011 c a LHC ñã k t
thúc lúc 5.15 chi u t i hôm 30/10 (gi ñ a
phương). Trong năm ch y th hai, ñ i
LHC ph n l n ñã vư t qua nh ng m c tiêu
ho t ñ ng c a mình, liên t c tăng t c ñ
LHC phân ph i d li u cho các thí nghi m.
Lúc b t ñ u năm ho t ñ ng, m c tiêu cho
Màn hình ñi u khi n LHC hi n th k t xu t c a
LHC là phân ph i m t lư ng d li u ñã
nh ng chùm cu i cùng trong ñ t ch y proton năm
bi t cho các nhà v t lí là m t ngh ch ñ o 2011 c a LHC. nh bên ph i th hi n ti t di n c a
femtobarn trong ñ t ch y năm 2011. M t chùm h t ngay trư c khi nó ng ng ho t ñ ng. nh:
ngh ch ñ o femtobarn ñ u tiên ñã hoàn CERN
thành vào ngày 17 tháng 6, v a k p ti n ñ
thí nghi m cho các kì h i ngh v t lí l n “Th t là m t năm xu t s c và hào h ng
trong mùa hè và m c tiêu d li u năm 2011 cho toàn th c ng ñ ng khoa h c LHC, ñ c
ñư c s a l i là năm ngh ch ñ o femtobarn. bi t là cho sinh viên và nghiên c u sinh
C t m c ñó ñã ñư c vư t qua vào hôm 18 h u ti n sĩ t kh p nơi trên th gi i ñ ñ n.
tháng 10, v i t ng c năm là g n sáu Chúng tôi ñã th c hi n vô s phép ño c a
ngh ch ñ o femtobarn phân ph i cho t ng Mô hình Chu n và ñã bư c chân vào
thí nghi m trong hai thí nghi m ña m c nh ng ñ a h t m i chưa t ng ñư c khai phá
ñích ATLAS và CMS. trong cu c tìm ki m n n v t lí m i. ð c
bi t, chúng tôi ñã ràng bu c h t Higgs ñ n
“Vào cu i năm ch y proton này, LHC ñang ñ u nh c a ngư ng kh i lư ng có th có
ñ t t i t c ñ chóng m t”, phát bi u c a c a nó, n u r t cu c nó có t n t i”, phát
giám ñ c máy gia t c và công ngh c a bi u c a phát ngôn viên ATLAS Fabiola
CERN, Steve Myers. “ð so sánh, t c ñ Gianotti. “ðây là nơi c d li u lí thuy t
s n sinh d li u hi n nay cao g p b n tri u l n th c nghi m ñ u trông ch nó, nhưng
l n l n ch y ñ u tiên vào năm 2010 và cao ñó là ngư ng kh i lư ng khó nghiên c u
g p 30 l n lúc b t ñ u năm 2011”. nh t”.
K t qu n i b t t l n ch y proton c a năm “Nhìn l i c năm sôi n i v a qua, tôi có n
nay là thu h p không gian cho boson Higgs tư ng như ñang s ng trong m t gi c mơ”,
v n săn tìm lâu nay và các h t siêu ñ i phát bi u c a phát ngôn viên CMS Guido
x ng n náu, ñưa Mô hình Chu n c a Tonelli. “Chúng tôi ñã sáng t o ra hàng
ngành v t lí h t cơ b n qua nh ng phép ch c phép ño m i và ñã ràng bu c ñáng k
ki m tra ngày m t ‘nh t ’, và c i thi n ñ i v i không gian s n có cho các mô hình
ki n th c c a chúng ta v vũ tr th i h ng c a n n v t lí m i và ñón ch cái t t nh t
hoang. s p t i. Như chúng tôi ñã nói, hàng trăm
http://thuvienvatly.com | 2
B n tin V t lý tháng 12/2011
nhà khoa h c tr v n ñang phân tích lư ng Như h i năm 2010, LHC hi n ñang chu n
d li u kh ng l thu th p cho ñ n nay; b cho b n tu n ch y ion chì, nhưng trong
chúng tôi s s m có nh ng k t qu m i và, m t phát tri n m i c a năm nay, c máy
có l , s nói lên ñư c cái gì ñó quan tr ng gia t c h t l n nh t th gi i cũng s c
v Boson Higgs Mô hình Chu n”. g ng ch ng minh r ng nó cũng có th cho
va ch m proton v i ion chì. N u như thành
“Chúng tôi ñã nh n t LHC lư ng d li u công, nh ng phép ki m tra này s ñưa ñ n
mà chúng tôi ñã t ng mơ ñ n lúc ñ u năm m t hư ng ho t ñ ng m i cho LHC, s
và các k t qu c a chúng tôi ñang ñưa Mô d ng proton ñ kh o sát c u trúc bên trong
hình Chu n c a ngành v t lí h t cơ b n qua c a nh ng ion chì v n n ng hơn nhi u.
m t bài ki m tra r t ch t ch ”, phát ngôn
viên LHCb Pierluigi Campana nói. “Cho Phép ki m tra này quan tr ng ñ i v i
ñ n nay, k t qu ñã xu t hi n th t mĩ mãn, chương trình ion chì, m c tiêu c a nó là
nhưng nh hi u qu to l n c a LHC, chúng nghiên c u plasma quark-gluon, món súp
tôi ñang ñ t t i nh ng m c ñ nh y mà nguyên th y g m nh ng h t ñã phát tri n
chúng tôi có th nhìn vư t xa kh i Mô hình thành v t ch t bình thư ng c a vũ tr nhìn
Chu n n a. Các nhà nghiên c u, nh t là th y c a chúng ta ngày nay.
nh ng nhà khoa h c tr , ñang tr i qua s
hào h ng tuy t v i, h ñang hư ng t i n n “Vi c cho các ion chì lao vào nhau cho
v t lí m i”. phép chúng ta t o ra và nghiên c u nh ng
m u nh xíu c a món súp nguyên th y ñó”,
Trong nh ng ngày và nh ng tu n s p t i, phát ngôn viên ALICE Paolo Giubellino
các thí nghi m LHC s phân tích toàn b nói, “nhưng như m i cu n sách d y n u ăn
d li u năm 2011 ñ d n thân sâu hơn vào ñã nói, ñ hi u rõ m t công th c ch bi n,
n n v t lí m i. Tuy nhiên, trong khi n n v t cái thi t y u là tìm hi u các thành ph n,
lí m i r t có kh năng xu t hi n, nhưng trong trong trư ng h p plasma quark-gluon,
ñ ng th i cũng có kh năng tương ñương ñây là cái mà nh ng va ch m proton-ion
là s ph i c n ñ n toàn b 10 ngh ch ñ o chì mang l i”.
femtobarn như d ki n ban ñ u cho năm
2011 và 2012. Ngu n: CERN
http://thuvienvatly.com | 3
B n tin V t lý tháng 12/2011
‘Sóng ma’ ñ i dương là do h i lưu gây ra
Vào tháng 2 năm 1986, con tàu ch kháhc SS Spray ñang ñi d c b bi n phía ñông nư c Mĩ
thì b t ng ch m trán m t con sóng cao ư c tính 17 m – con sóng th hai trong m t h g m ba
con ‘sóng ma’ liên ti p cao hơn nhi u so v i nh ng con sóng bình thư ng. Con tàu ch u m t
s t n th t nh và b tràn nư c – m c dù hành khách và th y th ñoàn ph i m t phen b t vía,
nhưng t t c ngư i trên tàu ñ u bình an vô s . Nay thì m t ñ i v t lí qu c t v a nêu ra l i gi i
thích làm th nào nh ng con sóng kh ng b này có th xu t hi n ñ t ng t gi a ñ i dương xa.
Các nhà h i dương h c ñã bi t t lâu r ng nh ng con sóng như th th nh hành hơn trong vùng
c a nh ng dòng h i lưu m nh – trong trư ng h p SS Spray là dòng Gulf Stream. Tuy nhiên,
các nhà v t lí khó lí gi i m i liên h v t lí gi a dòng h i lưu và các con sóng. Nhưng nay
Miguel Onorato và các ñ ng s t i trư ng ð i h c Turin Italy và ð i h c Công ngh
Swinburne Australia v a th c hi n nh ng mô ph ng trên máy tính cho th y làm th nào
nh ng con sóng ma này có th hình thành khi nh ng con sóng ñ i dương bình thư ng ch m
ph i m t dòng h i lưu m nh ñang ch y theo hư ng ngư c l i.
Công trình trên xây d ng d a trên quan ñi m r ng m t xung g m ba ho c b n con sóng như
v y có th mô t trên phương di n toán h c là m t “breather”, ñó là m t nghi m chính xác c a
phát tri n Schrodinger phi tuy n (NLS). Không nh p nh ng gì v i nh ng anh em lư ng t c a
nó, NLS áp d ng cho v t lí c ñi n, trong ñó có sóng nư c và quang h c.
Sóng ma có th hình thành g n nh ng dòng h i lưu m nh. ( nh: iStockphoto.com/Mlenny)
http://thuvienvatly.com | 4
B n tin V t lý tháng 12/2011
T p trung vào m t breather
ð i nghiên c u b t ñ u mô ph ng v i lo i sóng ph ng mà b n g p trên ñ i dwong – nh ng
ñ nh nhô lên v i biên ñ 2,5 m truy n ñi theo m t hư ng nh t ñ nh. Nh ng con sóng này sau
ñó g p ph i m t dòng h i lưu ch y theo hư ng ngư c l i. Khi các sóng ph ng truy n t vùng
không có h i lưu sang vùng có h i lưu, chúng c t qua m t gradient dòng ch y. Các mô ph ng
cho th y s ch m trán v i gradient ñó làm cho năng lư ng c a sóng ph ng t p trung vào m t
vùng nh xíu. S t p trung này gây ra s m t cân b ng sóng ph ng, làm kích ho t s xu t
hi n c a m t breather.
Các mô ph ng cho th y s hình thành breather có th x y ra khi nh ng sóng ph ng có chu kì
kho ng 10 s – m t ñi u ki n ñi n hình trong m t cơn bão – g p ph i m t dòng h i lưu ch y ñi
t c ñ kho ng 1,5 m/s, m t t c ñ không ph i không có ñ i v i các dòng h i lưu.
Efim Pelinovsky thu c Vi n V t lí ng d ng t i Vi n Hàn lâm Khoa h c Nga ñ ng ý v i
phân tích c a ñ i nghiên c u trên v cách th c các breather có th hình thành, và ông cho bi t
r ng quá trình trên có x y ra trong nh ng vùng có gió thư ng niên th i ngư c chi u v i dòng
h i lưu. ði u ki n này thư ng th y ph bi n n ð Dương ngoài khơi Nam Phi, nơi dòng
Agulhas lâu nay v n xu t hi n cùng v i nh ng con sóng ma.
Onorato phát bi u r ng các nhà nghiên c u Tokyo ñã th c hi n nh ng thí nghi m trong b
sóng ph ng theo các mô ph ng trên. Vì NLS còn áp d ng trong quang h c, nên Onorato cho
bi t hi u ng trên cũng s th y trong các thí nghi m v i ánh sáng. Thay cho m t dòng h i lưu,
m t breather s hình thành khi sóng ánh sáng ñi qua m t s i quang mà theo ñó nh ng tính ch t
phi tuy n nh t ñ nh bi n thiên t t .
Nghiên c u công b trên t p chí Phys. Rev. Lett. 107 184502.
Ngu n: physicsworld.com
http://thuvienvatly.com | 5
B n tin V t lý tháng 12/2011
quark hóa tr tương tác thông qua gluon.
LHC th nghi m các va Tuy nhiên, nh ng năng lư ng tìm th y
ch m proton-chì trong LHC, các hadron g m m t s lư ng
l n nh ng parton khác có th nh hư ng
Các nhà v t lí t i Máy Va ch m Hadron ñáng k ñ n cách th c các va ch m x y ra.
L n (LHC) ñang phân tích k t qu c a n “Bi n” parton này ñư c mô t b ng m t
l c ñ u tiên c a h cho các proton va ch m hàm phân b , nó không th ñư c tính v i
v i ion chì. Ngư i ta ñang trông ñ i nh ng m c ñ chính xác như mong mu n – cho
n l c va ch m proton-chì khác trong vài nên các nhà v t lí ph i d a trên các phép
tu n t i. N u nh ng th nghi m này thành ño th c nghi m.
công, thì m t chương trình th c nghi m n
r có th ho t ñ ng trong năm 2012.
K t khi phòng thí nghi m Geneva b t
ñ u thí nghi m v i LHC h i năm 2009, nó
ch y u ñư c s d ng ñ g i hai chùm
proton theo hai hư ng ngư c nhau vòng
quanh m t máy gia t c chu vi 27 km, v i hi
v ng phát hi n ra, trong s nh ng m c tiêu
khác, boson Higgs trong nh ng va ch m
thu ñư c. Hai chùm ion chì cũng ñã ñư c
cho lao vào nhau ñ tái t o v t ch t nóng
ñ c, g i là plasma quark-gluon, có m t
trong vũ tr sơ khai.
ðư ng d n chùm h t LHC. Cho proton va ch m v i
Nh ng ñ hi u ñ y ñ k t qu c a nh ng chì là khó vì c hai chùm h t ñư c lái b i nh ng
va ch m như th , các nhà v t lí c n ph i nam châm gi ng nhau. ( nh: CERN)
bi t tính ch t c a các ion chì trư c khi
chúng va ch m. Nghĩa là, “tr ng thái l nh” Ưu ñi m c a va ch m chì-proton là khi m t
c a chúng trư c khi nh ng lư ng nhi t proton lao vào m t h t nhân chì, nó không
kh ng l ñư c các va ch m gi i phóng ra. làm h t nhân ñó nóng lên nhi u l m. Do ñó,
M t cách làm như v y, theo Urs có th phân tích các va ch m ñ làm sáng
Wiedemann t i CERN, là cho các proton t nh ng chi ti t quan tr ng v các hàm
va ch m v i ion chì. phân b parton c a ion chì tr ng thái l nh
c a chúng.
S phân b parton
Th nghi m ñ u tiên ‘thành công’
V n ñ là hi n nay ki n th c c a chúng ta
v “các hàm phân b parton” cho các ion Th nghi m ñ u tiên di n ra hôm th hai
chì năng lư ng cao không ñ t t ñ hi u và kéo dài 16 gi ñ ng h . Nhà v t lí máy
ñ y ñ k t qu c a các va ch m chì-chì t i gia t c CERN John Jowett mô t là “c c kì
LHC. Parton là các quark và gluon t o nên thành công”. Jowett và các ñ ng s trư c
các hadron như proton và neutron – và do tiên ñưa m t vài chùm ion chì vào v i 304
ñó là h t nhân chì. nh ng năng lư ng chùm proton. M t vài chùm trong s chúng
th p, có th nghĩ các hadron ch ch a ba sau ñó ñư c gia t c ñ n năng lư ng ñ y ñ
http://thuvienvatly.com | 6
B n tin V t lý tháng 12/2011
hi n nay c a LHC là 3,5 TeV cho proton Jowett nh n m nh r ng các chùm h t cách
và 287 TeV cho chì – hay 1,38 TeV trên nhau trên phương ngang nên ch ng có va
m i nucleon chì. ch m nào x y ra h t. Ông b sung thêm,
“Chúng tôi v n c n làm m t s phân tích
T i m c năng lư ng ñ nh này, các hai d li u c a chúng tôi ñ xác ñ nh c chùm
chùm tia c c kì tương ñ i tính. ði u này có ion chì có ñang n r hơn so v i chúng
nghĩa là v i m t s ñi u ch nh nh c a qu thư ng bi u hi n b i nh ng hi u ng khác
ñ o, các proton và ion chì ñ ng th i hoàn hay không – ñi u ñó quan tr ng trong vi c
thành m t vòng quay quanh máy gia t c. d tính hi u qu tương lai”.
Ban ñ u, các chùm chì và proton g p nhau
cách thí nghi m ATLAS ch ng 9 km, Nh ng phiên b n va ch m proton-chì khác
nhưng ñ i khoa h c ñã có th chuy n ch ñã ñư c lên k ho ch t i LHC trong b n
g p nhau này lùi ngư c ñ n trung tâm tu n s p t i, m c dù ña ph n th i gian
ATLAS. Th t c này canh th ng các chùm chùm h t trong tháng 11 s dành cho các
h t ñ chúng va ch m h p lí trong c b n va ch m chì-chì.
thí nghi m.
Ngu n: physicsworld.com
ngoài ñ a c u s s d ng nh ng công ngh
Tìm ki m ngư i ngoài gi ng như trên Trái ñ t. Gi thuy t này h p
hành tinh qua ánh ñèn ñô lí b i vì b t kì s s ng thông minh nào
t ng phát tri n dư i ánh sáng phát ra t
th c a h ngôi sao g n nh t c a nó ñ u có kh năng
có s chi u sáng nhân t o th p lên trong
Trong cu c tìm ki m trí thông minh ngoài nh ng gi ban ñêm.
ñ a c u, các nhà thiên văn ñã săn tìm các
tín hi u vô tuy n và nh ng xung laser c c Phát hi n m t thành ph trên m t hành tinh
ng n. Trong m t bài báo m i công b , Avi xa xôi có d l m không? Rõ ràng, ánh sáng
Loeb (Trung tâm Thiên văn V t lí Harvard- này s ph i khác v i ánh chói t ngôi sao
Smithsonian) và Edwin Turner (ð i h c b m . Loeb và Turner ñ xu t kh o sát s
Princeton) ñ xu t m t kĩ thu t m i tìm thay ñ i ánh sáng ñ n t m t hành tinh
ki m ngư i ngoài ñ a c u: tìm ki m ánh ngo i (hành tinh ngoài h m t tr i) khi nó
ñèn ñô th c a h . quay xung quanh ngôi sao c a nó.
“Vi c tìm ki m các thành ph ngoài ñ a Khi hành tinh quay trên qu ñ o, nó tr i
c u s ít có kh năng thành công, nhưng qua nh ng pha tương t như các pha c a
không ñòi h i thêm tài nguyên gì n a. Và M t trăng. Khi nó n m trong pha t i, s có
n u chúng ta thành công, thì nó s làm thay nhi u ánh sáng nhân t o t phía ban ñêm
ñ i nh n th c c a chúng ta v v trí c a ñư c nhìn th y t phía Trái ñ t hơn so v i
chúng ta trong vũ tr ”, Loeb nói. ánh sáng ph n x t phía ban ngày. Vì th ,
t ng quang thông t m t hành tinh có ánh
Như v i nh ng phương pháp SETI khác, ñèn ñô th s bi n thiên theo m t ki u ñư c
h d a trên gi thuy t r ng nh ng ngư i
http://thuvienvatly.com | 7
B n tin V t lý tháng 12/2011
ño khác v i quang thông t m t hành tinh c t m Tokyo t c li Vành ñai Kuiper –
không có ánh sáng nhân t o. vùng căn c chi m gi b i Pluto, Eris, và
hàng nghìn v t th băng giá nh hơn. Vì
Vi c phát hi n ra tín hi u nh xíu này s th n u có b t kì ñô th nào ngoài ñó,
ñòi h i nh ng th h kính thiên văn tương chúng ta ph i có th nhìn th y chúng ngay
lai. Tuy nhiên, kĩ thu t trên có th ki m tra lúc này. B ng cách như v y, các nhà thiên
g n hành tinh quê nhà c a chúng ta, s văn có th trau chu t kĩ thu t trên và s n
d ng nh ng v t th t i rìa c a h m t tr i. sàng áp d ng nó khi nh ng th gi i c Trái
ñ t ñ u tiên ñư c tìm th y xung quanh
nh ng ngôi sao xa trong thiên hà c a
chúng ta.
“Nh ng thành ph c a ngư i ngoài ñ a c u
t i rìa c a h m t tr i là r t không có kh
năng, nhưng nguyên lí khoa h c trên tìm
th y m t phương pháp ñ mà ki m tra”,
Turner nói. “Trư c th i Galileo, quan ni m
th nh hành là v t n ng rơi nhanh hơn v t
nh , nhưng ông ñã ki m tra ni m tin ñó và
tìm th y chúng th t s rơi v i t c ñ như
nhau”.
Vì công ngh c a chúng ta ñã chuy n t
truy n phát vô tuy n và truy n hình sang
N u m t n n văn minh ngoài ñ a c u xây d ng dùng cáp và s i quang, chúng ta ñã tr nên
nh ng thành ph sáng r như minh h a trong hình khó phát hi n hơn ñ i v i nh ng ngư i
này, thì nh ng th h kính thiên văn tương lai có th ngoài hành tinh. N u ñi u tương t cũng
cho phép chúng ta phát hi n ra chúng. ðây s là m t
phương pháp m i tìm ki m trí thông minh ngoài ñ a ñúng ñ i v i nh ng n n văn minh ngoài
c u ñâu ñó trong Thiên hà c a chúng ta. nh: ñ a c u, thì ánh sáng nhân t o c a h có th
David A. Aguilar (CfA) là cách t t nh t ñ phát hi n ra h t xa.
Loeb và Turner tính ñư c r ng nh ng kính Ngu n: Trung tâm Thiên văn V t lí
thiên văn t t nh t ngày nay ph i có th Harvard-Smithsonian
nhìn th y ánh sáng phát sinh b i m t ñô th
http://thuvienvatly.com | 8
B n tin V t lý tháng 12/2011
08/11: Trái ñ t ñón ti u hành tinh l n nh t trong vòng 35
năm qua ñ n thăm
M t ti u hành tinh l n hơn m t chi c xe chuyên d ng ch máy bay s s t qua gi a Trái ñ t và
m t trăng vào th ba t i – ñ t ch m trán g n nh t b i m t kh i ñá l n như v y trong 35 năm
qua.
Nhưng các nhà khoa h c nói b n ch ng nên lo l ng. Nó không s t trúng Trái ñ t ñâu.
“Chúng tôi h t s c ñ m b o, ñ m b o 100%, ñây không ph i là m t m i ñe d a”, phát bi u
c a ngư i qu n lí Chương trình V t th G n Trái ñ t c a NASA, Don Yeomans.
Ti u hành tinh trên mang tên 2005 YU55 hi n ñang ñư c nh ng anten m t ñ t quan sát khi nó
ti n ñ n t phía m t tr i. L n g n ñây nh t nó xu t hi n trong cái g i là kho ng cách nguy
hi m là h i 200 năm trư c.
Ti u hành tinh 2005 YU55 ñi qua g n Trái ñ t vào hôm th ba 08/11
Cu c ch m trán g n nh t s x y ra lúc 6:28 t i th ba (gi mi n ñông nư c Mĩ) khi ti u hành
tinh ñi qua cách Trái ñ t 320.000 km. C li ñó g n hơn kho ng cách trung bình 384.000 km
gi a Trái ñ t và m t trăng.
M t trăng s cách ti u hành tinh trên 240.000 km lúc ch m trán g n nh t.
Nhưng l n này c Trái ñ t l n m t trăng ñ u an toàn – theo l i Jay Melosh, giáo sư khoa h c
Trái ñ t và khí quy n t i trư ng ð i h c Purdue.
http://thuvienvatly.com | 9
B n tin V t lý tháng 12/2011
N u 2005 YU55 lao vào hành tinh c a chúng ta, nó s t o ra m t mi ng h b ngang 6 km và
sâu 500 m, theo tính toán c a Melosh. B n cũng nên nghĩ t i m t tr n ñ ng ñ t 7 ñ Richter
và nh ng con sóng th n cao 20 m là v a.
Các nhà khoa h c ñã theo dõi v t th màu t i, hình c u, ñang quay ch m ñó k t khi phát hi n
ra nó h i năm 2005, và cho bi t nó không có b t kì m i nguy h i nào.
“Chúng tôi bi t qu ñ o c a v t th này r t rõ”, Yeomans nói.
Ti u hành tinh trên có b ngang 400 m. K t năm 1976 ñ n nay, ñây là v t th ñ u tiên ti n
ñ n g n chúng ta v i kích c to như th . Và ñ n năm 2028 thì m i có m t v t th l n như th
ñ n vi ng chúng ta l n n a.
nh ch p radar c a ti u hành tinh 2005 YU55
Các nhà thiên văn xem 2005 YU55 là m t ti u hành tinh lo i C – ti u hành tinh ch a ch t li u
g c carbon. “Nó không ch là m t kh i ñá xoáy tít gi ng như ph n l n ti u hành tinh”,
Yeomans nói.
Ngư i ta tin r ng nh ng v t th như th ñã mang ch t li u g c carbon và nư c ñ n cho Trái
ñ t th i sơ khai, gieo m m cho s s ng sinh sôi. ðây là lo i ti u hành tinh NASA mu n ñưa
nhà du lành lên khám phá, nh t là khi n u tìm th y có nư c ñóng băng. Nh ng ti u hành tinh
như th s ñóng vai trò nh ng cái gi ng nư c và tr m ti p nhiên li u cho các nhà du hành
trong tương lai.
Theo tính toán c a các nhà thiên văn, m t ti u hành tinh mang tên Apophis – ư c tính b
ngang ch ng 270 m – s ñi qua c c kì g n vào ngày 13 tháng 4 năm 2029 – nhưng nó s
http://thuvienvatly.com | 10
B n tin V t lý tháng 12/2011
không lao vào chúng ta. Nó có xác su t th p s ch m trúng chúng ta khi ñó ñ n g n m t l n
n a vào ngày 13 tháng 4 năm 2036.
Theo PhysOrg.com
3 nguyên t m i ñã ñư c ñ t Hofmann và các ñ ng s c a ông l n ñ u
tiên t o ra m t nguyên t c a nguyên t
tên: Darmstadtium, phóng x c c m nh này vào hôm 9 tháng 2
Roentgenium, Copernicium năm 1996, b ng cách cho k m và chì lao
B ng tu n hoàn các nguyên t hóa h c v a vào nhau. K t ñó, có t ng c ng 75
có thêm ba nhân v t h ng n ng m i vào nguyên t copernicium ñã ñư c t o ra và
hôm 4 tháng 11. Tên g i chính th c c a ba phát hi n. Ph i m t 10 năm và nhi u l n
nguyên t m i ñã ñư c IUPAP phê chu n. l p l i thí nghi m, nhóm nghiên c u m i
công nh n nguyên t 112.
Nguyên t 110, 111 và 112 ñư c ñ t tên là
darmstadtium (Ds), roentgenium (Rg) và
copernicium (Cn).
Nh ng nguyên t này quá l n và không
b n nên chúng ch có th ñư c t o ra trong
phòng thí nghi m, và chúng nhanh chóng
phân h y thành nh ng nguyên t khác.
Ngư i ta không bi t gì nhi u v nh ng
nguyên t này, vì chúng không ñ b n ñ
làm thí nghi m và không có m t trong t
nhiên. Chúng ñư c g i là nguyên t “Siêu
N ng”, hay Transuranium.
Th gi i quay xung quanh Copernicium
T m th i g i là ununbium, copernicium,
nguyên t m i 112, mang tên nhà thiên văn
h c ngư i Ph Nicolaus Copernicus (1473-
1543), ngư i ñ u tiên ñ xu t r ng Trái ñ t Nicolaus Copernicus
quay xung quanh m t tr i, ch không ph i
m t tr i quay xung quanh Trái ñ t, và b t Roentgenium, mang tên m t nhà v t lí
ñ u “Cu c cách m ng Copernicus”. Trong hi n ñ i
m t phát bi u công b h i tháng 7 năm Nguyên t s 111, tên chính th c ñư c ñ t
2009, Sigurd Hofmann, ngư i ñ ng ñ u l i là roentgenium, ñư c chính th c phát
nhóm khám phá t i Trung tâm Nghiên c u hi n vào năm 1994 khi m t ñ i t i GSI ñã
Ion N ng GSI Helmholtz ð c, nói r ng t o ra ba nguyên t c a nguyên t này,
h ñ t tên cho nguyên t là Copernicus “ñ kho ng m t tháng sau khi h khám phá ra
tôn vinh m t nhà khoa h c l i l c, ngư i ñã darmstadtium, vào ngày 8 tháng 12. Nhóm
làm thay ñ i th gi i quan c a chúng ta”. th c nghi m c n m t thí nghi m l p l i ñ
http://thuvienvatly.com | 11
B n tin V t lý tháng 12/2011
chính th c ñ t tên cho nguyên t , nên ñã ñư c khám phá ra b i Peter Armbruster và
th c hi n l i thí nghi m c a mình vào năm Gottfried Münzenberg, dư i s ch ñ o c a
2002 và ñã t o ra nhi u nguyên t hơn. Hofmann. Nó ñư c t o ra b ng cách cho
Roentgenium mang tên nhà v t lí ngư i nickel-62 b n phá m t ñ ng v n ng c a
ð c Wilhelm Conrad Roentgen (1845 – chì, ph n ng t o ra b n nguyên t
1923), bãi b tên g i t m th i unununium. darmstadtium. Thí nghi m l p l i v i
Roentgen là ngư i ñ u tiên t o ra và phát nickel-64, t o ra nhi u hơn chín nguyên t .
hi n ra tia X vào ngày 8 tháng 11 năm Robert Kirby-Harris, ch t ch Vi n V t lí
1895. Ông ñã giành Gi i Nobel V t lí ñ u và là t ng thư kí IUPAP, nói “Vi c ñ t tên
tiên vào năm 1901 cho khám phá ñó. cho nh ng nguyên t này ñã ñư c th ng
nh t sau khi tham kh o ý ki n các nhà v t
Darmstadtium mang s 110
lí trên kh p th gi i và chúng tôi vui m ng
Darmstadtium, nguyên t m i 110, tên g i th y chúng nay ñã có m t trong B ng tu n
t m th i là ununnilium, l n ñ u tiên ñư c hoàn hóa h c”.
t ng h p vào ngày 9 tháng 11 năm 1994 t i
cơ s GSI g n thành ph Darmstadt. Nó Theo Space.com
Norman Ramsey:
1915–2011
Nhà v t lí ngư i Mĩ Norman Ramsey,
ngư i giành Gi i Nobel V t lí 1989, v a
qua ñ i hôm 4 tháng 11, th 96 tu i.
Nghiên c u c a Ramsey kh o sát c u trúc
c a các nguyên t ñ n ñ chính xác cao là
phương ti n mang ñ n s phát tri n c a
ñ ng h nguyên t , cũng như các ng d ng
y khoa như ch p nh c ng hư ng t (MRI),
kĩ thu t ngày nay ñư c s d ng r ng rãi ñ
ch p nh h t nhân c a các nguyên t bên
trong cơ th .
Nhà v t lí nguyên t Norman Ramsey là nhân v t
quan tr ng trong vi c phát tri n nh ng phương pháp
ño ph nguyên t chính xác hơn. ( nh: Fermilab)
http://thuvienvatly.com | 12
B n tin V t lý tháng 12/2011
Nghiên c u tiên phong c a Ramsey h i lư ng nguyên t và sau ñó ñã ñư c s
th p niên 1940 ti p bư c theo nghiên c u d ng trong ñ ng h caesium, cái mang l i
c a v c v n ti n sĩ c a ông – nhà v t lí chu n th i gian nguyên t c a chúng ta k
ño t Gi i Nobel Isidor Isaac Rabi trư ng t năm 1967. Kĩ thu t c a ông còn mang
ð i h c Columbia. Vào năm 1937, Rabi ñã l i cơ s cho quang ph h c c ng hư ng t
phát minh ra m t kĩ thu t g i là c ng h t nhân và MRI. Vào năm 1960, Ramsey
hư ng t chùm nguyên t ñ nghiên c u và các ñ ng s còn b t ñ u phát tri n
c u trúc c a các nguyên t b ng cách kh o maser hydrogen – m t d ng c t o ra sóng
sát các m c chuy n ti p c a chúng b ng ñi n t k t h p qua s khu ch ñ i b ng s
b c x . Kĩ thu t này cho m t chùm nguyên phát x c m ng – cùng v i Daniel
t ñi qua m t t trư ng ñ ng ñ u trư c khi Kleppner Vi n Công ngh Massachusetts.
ch u m t trư ng ñi n t dao ñ ng ñư c
thi t l p m t t n s gây ra các chuy n ti p V i công trình này – “phát minh ra phương
gi a nh ng m c năng lư ng nh t ñ nh pháp trư ng dao ñ ng tách bi t và s d ng
các nguyên t . B c x phát ra có m t t n nó trong maser hydrogen và nh ng ñ ng
s hay bư c sóng ñ c trưng ph thu c vào h nguyên t khác” – mà Ramsey ñư c
ñ chênh l ch năng lư ng gi a hai m c. trao n a gi i Nobel V t lí năm 1989. N a
gi i kia trao cho Hans Dehmelt thu c
Tuy nhiên, b t kì s không ñ ng ñ u nào trư ng ð i h c Washington và Wolfgang
t trư ng ñ u làm r ng v ch ph c ng Paul thu c trư ng ð i h c Bonn, ð c,
hư ng và do ñó có tác ñ ng tiêu c c ñ i “cho s phát tri n kĩ thu t b y ion”.
v i ñ chính xác c a thí nghi m. Vào năm
1949, Ramsey ñã c i ti n phương pháp c a Sinh ngày 27 tháng 8 năm 1915 th ñô
Rabi b ng cách ñưa vào hai trư ng dao Washington, Ramsey h c toán t i trư ng
ñ ng tách bi t nhau. ði u này có nghĩa là Columbia College New York và t t
các nguyên t có th b kích thích m t nghi p năm 1935. Sau ñó, ông chuy n ñ n
trong hai vòng, do ñó t o ra m t vân giao ð i h c Cambridge Anh, l y b ng c
thoa v i ñ nh y ph thu c vào kho ng nhân th hai – l n này là b ng v t lí – r i
cách gi a hai trư ng dao ñ ng nhưng ñ c tr l i Columbia làm lu n án ti n sĩ trong
l p v i ñ ñ ng ñ u c a t trư ng gi a lĩnh v c m i c ng hư ng t dư i s c v n
chúng. Phương pháp giúp có th c i thi n c a Rabi. Ramsey l i Columbia cho ñ n
ñ chính xác c a phương pháp Rabi – làm năm 1947 thì chuy n ñ n trư ng ð i h c
gi m b r ng c a v ch ph chuy n ti p ñ n Harvard, nơi ông làm vi c cho ñ n khi v
35%. hưu vào năm 1986.
Bư c ñ t phá c a Ramsey ñã cho phép Ngu n: physicsworld.com
nh ng phép ño chính xác hơn c a ph năng
http://thuvienvatly.com | 13
B n tin V t lý tháng 12/2011
sư ñã bi t cách làm sôi và làm ngưng t
Nh ng ch t li u m i bi n nư c, s d ng “s ñ c bi t pha” này gi a
nhi t thành ñi n ch t l ng và ch t khí ñ phát ñi n.
ða s các nhà máy ñi n ngày nay – t m t Thêm nhi t vào nư c th i ñi m thích h p
s ma tr n ñi n m t tr i l n nh t cho ñ n trong chu trình ñó và ngăn s trao ñ i nhi t
các cơ s năng lư ng h t nhân – ñ u ho t nh ng th i ñi m khác trong chu trình cho
ñ ng trên s ñun sôi và ngưng t c a nư c phép các nhà nghiên c u trích xu t ph n
ñ s n xu t năng lư ng. l n năng lư ng t hơi nư c. Theo cách này,
h th n tr ng thi t k chu trình ñ t i ña
Quá trình bi n nư c nóng thành năng hóa hi u su t c a nó, m t khái ni m toán
lư ng v cơ b n ñã ñư c James Watt tìm h c mà Carnot ñã ñ nh nghĩa.
hi u t n h i năm 1765. Nhi t t m t tr i
hay t m t ph n ng h t nhân có ñi u “S sôi và ngưng t c a nư c ñòi h i
khi n làm sôi nư c, sau ñó dâng lên, làm nh ng bình áp su t và nh ng bình trao ñ i
quay m t tua bin và phát ra ñi n. nhi t c l n ñ ch a nư c”, phát bi u c a
nhà nghiên c u Richard James thu c
T i sao l i dùng nư c? Vì nó r ti n; nó trư ng ð i h c Minnesota.
h p th r y nhi u “nhi t âm ” khi nó bi n
thành hơi; nó s n ra r t nhi u năng lư ng James và ñ i c a nghiên c u c a ông mu n
khi nó th i qua tua bin; và nó d dàng dùng m t s bi n ñ i pha hoàn toàn khác
ngưng t tr l i thành nư c l ng qua m t thay th cho s sôi và ngưng t c a nư c.
ngu n môi trư ng như m t con sông ch ng H ñã và ñang nghiên c u kh năng s
h n. d ng m t h hàng h p kim (nh ng h n h p
nh t ñ nh thu c nh ng nguyên t khác
nhau) g i là “ch t li u ña ferroic”.
Các ch t li u ña ferroic
Ch t li u ña ferroic là nh ng ch t li u bi u
hi n ít nh t hai trong ba tính ch t “ferroic”:
ferro-t (gi ng như m t nam châm s t, b
t hóa t phát), ferro-ñi n (t phát sinh hai
c c), hay ferro ñàn h i (b căng t phát).
M t cách t nhiên bi u hi n ferro ñàn h i
là b ng m t s bi n ñ i pha trong ñó m t
Kĩ sư v t li u Richard James thu c trư ng ð i h c
Minnesota làm nóng m t h p kim m i l ñ t trên
c u trúc tinh th ñ t ng t bi n d ng thành
m t ngón ñ ng; ch t li u ñ t ng t tr nên có t tính m t c u trúc, cái g i là bi n ñ i pha
m nh khi nó tr i qua m t s bi n ñ i pha, bi n nhi t martensitic.
thành ñi n. T trái sang: Vijay Srivastava, Kanwal
Bhatti, Yintao Song và Richard James. Thay vì nư c bi n thành hơi, ý tư ng c a
ñ i c a James là s d ng m t s bi n ñ i
Nhi t năng thành ñi n năng pha martensitic x y ra t nhiên m t s
ch t li u ña ferroic này. S d ng m t lí
B t ñ u t nghiên c u cơ b n c a Nicolas thuy t toán h c cho nh ng s bi n ñ i pha
Leonard Sadi Carnot vào năm 1824, các kĩ
http://thuvienvatly.com | 14
B n tin V t lý tháng 12/2011
martensitic do Qu Khoa h c Qu c gia Mĩ Các nhà nghiên c u theo ñu i phương án
(NSF) tài tr phát tri n, các nhà nghiên c u trên m t h h p kim g i là h p kim
ñã phát hi n ra m t cách ñi u ch nh có h Heusler t tính, m c dù các kim lo i c u
th ng thành ph n c a các ch t li u ña t o nên chúng thì không có t tính. H p
ferroic ñ có th m và t t s bi n ñ i pha kim mang tên kĩ sư khai khoáng ngư i ð c
ñó. Friedrich Heusler, ngư i ñ u tiên ñ ý th y
Cu2MnSn có t tính m c dù t ng nguyên t
Thông thư ng, kh năng b t m pha như Cu, Mn và Sn không có t tính, h h p kim
th này c a m t kim lo i b ngăn tr b i này có m t xu hư ng b t ng là bi u hi n
m t tính ch t g i là “tính tr ”, nghĩa là ph i t tính. Như James lưu ý, Heusler cũng ñã
m t th i gian cho t tính c a kim lo i b t quan tâm ñ n các bi n ñ i pha martensitic.
k p v i s bi n ñ i pha. N u th i gian ñó
quá lâu, thì nó c n tr kim lo i chuy n pha Làm vi c trong nhóm c a James, nghiên
t i lui. c u sinh h u ti n sĩ Vijay Srivastava ñã áp
d ng chi n lư c trên ñ thu ñư c ñ tr
Các h p kim ñã ñi u ch nh th p, làm thay ñ i có h th ng thành ph n
c a h p kim Heusler cơ b n Ni2MnSn và
“Ý tư ng chính là ñi u ch nh thành ph n thu ñư c Ni45Co5Mn40Sn10.
c a h p kim ñ hai c u trúc tinh th kh p
hoàn toàn v i nhau”, James nói. “Khi làm "Ni45Co5Mn40Sn10 là m t h p kim n i b t”,
như v y, ñ tr c a s bi n ñ i pha gi m James nói. “Pha nhi t ñ th p thì không có
ñ t ng t và nó tr nên d ñ o chi u”. t tính nhưng pha nhi t ñ cao thì là m t
nam châm m nh, m nh g n như s t cùng
Ngay c sau khi nh ng h p kim có tính tr nhi t ñ ”. Các nhà nghiên c u l p t c nh n
th p ñ u tiên b t ñ u xu t hi n, chi n lư c ra r ng m t h p kim như th có th tác
như trên v n còn xây d ng trên lí thuy t. d ng như nư c bi n ñ i pha trong m t nhà
“ð ñ m b o r ng ñ tr gi m vì lí do mà máy ñi n.
ta trông ñ i, ñi u c n thi t là chúng ta th t
s nhìn th y nh ng ti p giáp hoàn h o “N u b n qu n m t cu n dây nh xung
nh ng h p kim ñã ñi u ch nh”, James nói. quanh h p kim và làm nóng nó qua s bi n
ñ i pha, thì s t hóa thay ñ i ñ t ng t gây
Vì m c ñích này, James ñã h p nhóm v i c m ng m t dòng ñi n trong cu n dây”,
Nick Schryvers thu c phòng thí nghi m James nói. “Trong quá trình ñó, h p kim
Kính hi n vi ði n t cho Khoa h c V t h p th m t ph n nhi t âm . Nó bi n nhi t
li u t i trư ng ð i h c Antwerp B , m t tr c ti p thành ñi n”.
trung tâm n i ti ng trong lĩnh v c nghiên
c u s bi n ñ i pha s d ng kính hi n vi Cách m ng hóa các nhà máy ñi n
ñi n t . Nghiên c u thu ñư c, do
Schryvers và nghiên c u sinh Remi Các h qu ñ i v i công ngh có kh năng
Delville thu c trư ng ð i h c Antwerp còn xa. Trong m t nhà máy ñi n, ngư i ta
th c hi n, cho th y nh ng ti p giáp kh p s không c n nh ng bình áp su t kh ng l ,
hoàn h o gi a hai pha. nhưng b th i và trao ñ i nhi t dùng ñ
v n chuy n và làm nóng nư c. Vì nhi t ñ
Các h p kim Heusler bi n ñ i pha có th ñi u ch nh trên m t
ngư ng r ng, nên phương pháp trên có th
http://thuvienvatly.com | 15
B n tin V t lý tháng 12/2011
áp d ng cho nhi u ngu n nhi t d tr trên s d ng các bi n ñ i pha martensitic ñ
trái ñ t v i ñ chênh l ch nhi t ñ nh . chuy n hóa năng lư ng.
“Ngư i ta có th mơ t i vi c s d ng s “Ngoài t tính, còn có nhi u tính ch t v t lí
chênh l ch nhi t ñ gi a b m t ñ i dương có th khác nhau hai pha và có th dùng
và vài trăm mét bên dư i”, James nói. ñ phát ñi n t nhi t”, James nói. “Nhưng
làm th nào phát tri n nh ng khái ni m này
Cùng v i giáo sư Christopher Leighton t i và cái nào s ho t ñ ng t t nh t?”
trư ng ð i h c Minnesota, các nhà khoa
h c còn ñang nghiên c u kh năng ch t o “Ngay c tiêu chu n ‘t t nh t’ cũng không
nh ng phiên b n m ng c a nh ng d ng c rõ ràng, vì ch ng ai tr phí cho nhi t tiêu
c a h . Nh ng d ng c ñó có th ho t ñ ng hao”, James nói. “Th t v y, chúng ta ph i
trong máy vi tính, ngay trên con chip, ñ nghĩ l i t nh ng nguyên lí cơ b n c a
bi n nhi t hao phí thành ñi n năng s c cho nhi t ñ ng l c h c c a s bi n ñ i năng
pin ngu n. lư ng s chênh l ch nhi t ñ nh ”.
James nh n m nh r ng minh ch ng c a h Ngu n: NSF
ch là m t trong nhi u cách ngư i ta có th
Các nhà khoa h c Nga có 3 ngày ñ c u l y phi thuy n
Phobos-Grunt
S m nh liên hành tinh ñ u tiên c a nư c Nga k t hơn 15 năm qua ñã th t b i sau khi phóng
lên do m t tr c tr c ñ ng cơ làm l ch phi thuy n không ngư i lái ra kh i qu ñ o d tính c a
nó ti n v phía sao H a. Phi thuy n mang tên Phobos-Grunt nay ñư c gi trong qu ñ o xung
quanh Trái ñ t và các kĩ sư có ba ngày ñ c u l y phi thuy n trư c khi ngu n c p ñi n c a nó
c n ki t.
Phobos-Grunt, tr giá 163 tri u ñô la, là m t s m nh thu c Cơ quan Vũ tr Nga ñư c thi t k
ñ bay ñ n v tinh Phobos c a sao H a và l y 200 g ñ t c a nó v Trái ñ t trong m t hành
trình dài 3 năm, k t thúc vào năm 2014. Phi thuy n còn mang theo m t tàu kh o sát c a Trung
Qu c – Yinguo-1 – s tách ra kh i Phobos-Grunt ñ bay vòng quanh H a tinh, nghiên c u khí
quy n c a hành tinh ñ . Tàu kh o sát 115 kg trên là phi thuy n ñ u tiên do Trung Qu c g i
lên thám hi m m t hành tinh khác.
http://thuvienvatly.com | 16
B n tin V t lý tháng 12/2011
S m nh liên hành tinh ñ u tiên c a nư c Nga k t hơn 15 năm qua ñã th t b i ngay sau khi phóng lên. nh: Cơ
quan Hàng không Vũ tr ð c
Phobos-Grunt (tên g i có nghĩa là ñ t Phobos) r i b phóng lúc 20:16 GMT hôm th ba, 8
tháng 11, t b phóng Baikonur Kazakhstan trên tên l a Zenit-2SB. Ban ñ u phi thuy n
ñư c phóng thành công và tách kh i tên l a Zenit c a nó. Tuy nhiên, b ñ y riêng c a phi
thuy n sau ñó ñã h ng và nó b t ñ u bay l ch hư ng. Phobos-Grunt không th thi t l p ñ nh
hư ng chính xác c a nó trong không gian, nên không th ñi u khi n h th ng ñ y c a nó.
“ð ng cơ không cháy, ñ t l n 1 hay l n 2 ñ u không ăn thua gì”, trư ng cơ quan vũ tr Nga
Vladimir Popovkin phát bi u v i hãng tin Interfax. “Tôi không có ý nói nó b h ng, nó ch là
m t tình hu ng không chu n, nhưng nó trong tình hu ng có ho t ñ ng”.
Các nhà ñi u khi n trên m t ñ t nay có ba ngày ñ t i các ch th m i lên phi thuy n trư c khi
b ngu n trên tàu phóng h t ñi n. ðây cũng có th là m t ng ý r ng Phobos-Grunt không th
s d ng các t m pin m t tr i c a nó ñ tích ñi n cho các b ngu n.
S c Phobos-Grunt x y ra sau s m nh g n ñây nh t c a nư c Nga lên sao H a – Mars 96 –
cũng th t b i trên ñư ng c a nó ñ n hành tinh ñ khi con tàu ñi tr vào khí quy n c a Trái ñ t,
v ra thành nhi u m nh phía trên Thái Bình Dương.
H i ñ u năm nay, Ziyuan Ouyang, nhà khoa h c chính c a chương trình m t trăng c a Trung
Qu c, có phát bi u v i t p chí Physics World r ng nư c này nay ñã “có m i công ngh và ñã
bi t r t cu c nên làm th nào ñ thám hi m sao H a theo cách riêng c a mình”.
Ngu n: physicsworld.com
http://thuvienvatly.com | 17
B n tin V t lý tháng 12/2011
Ngay vài năm trư c khi công d ng ñóng
Nh ng phát minh ñơn gi n gói b o v c a nó ñư c ti t l , hãng IBM
làm thay ñ i cu c s ng ñã s d ng nó ñ b o v trong khâu phân
ph i máy vi tính.
hàng ngày c a chúng ta
Chúng là nh ng phát minh không ñình ñám Ngày nay, ni m tin yêu c a chúng ta ñ i
cho l m, nhưng th t s mang l i s khác v i gi y b c b t khí v n không h vơi. M t
bi t l n cho cu c s ng hàng ngày c a nhóm ngư i trên Facebook g i là “Tôi v n
chúng ta. thích làm n nh ng cái b t trên gi y b c
b t khí” ñã huy ñ ng ñư c ñ n 95.000
B o tàng Khoa h c London Anh v a m ngư i hâm m .
m t cu c tri n lãm m i kéo dài m t tháng
tên g i là Nh ng ngư i anh hùng n danh – K p gi y
Thiên tài c a nh ng ñ dùng hàng ngày.
Trong tri n lãm này, nh ng v t d ng như
cái k p gi y, dây cao su, túi trà, h p
tr ng… ñư c trưng bày m t cách trang
tr ng.
ð n v i tri n lãm này, quan khách có th
tìm hi u câu chuy n v nh ng phát minh
ñó, t ý tư ng c a nhà phát minh, ñ n b ng
ñăng kí sáng ch , ñ n thi t k c a h và
quá trình s n xu t. Ngư i Mĩ Samuel B Fay ñã ñư c c p b ng
Gi y b c b t khí sáng ch k p gi y vào năm 1867. Nó có
thi t k hình tam giác và cu i cùng b thay
th b i k p gi y Gem l n ñ u tiên qu ng
cáo vào năm 1894. Thi t k c a nó v n s
d ng ngày nay.
M t trang Facebook g i là “Cái k p gi y
này có nhi u fan hâm m hơn Miley Cyrus
hay không?” cho ñ n nay v n còn lâu m i
ñ t t i m c tiêu c a nó. Nó m i ch có
13.000 fan, trong khi ca sĩ Miley Cyrus có
t i 16 tri u fan.
Dây cao su
Nó b t ñ u ra ñ i h i th p niên 1950 dư i
d ng gi y dán tư ng b h ng, r i là gi y
cách li nhà kính, trư c khi ñư c ñóng mác
hàng hóa b i nh ng nhà phát minh c a nó
Alfred Fielding và Marc Chavannes, h ñã
thành l p công ti Sealed Air Corporation.
http://thuvienvatly.com | 18
B n tin V t lý tháng 12/2011
Là m t trong nh ng phát minh vĩ ñ i nh t K p phơi qu n áo
c a nư c Anh, dây cao su ñư c c p b ng
sáng ch cho Stephen Perry vào năm 1845.
Nó r t ñư c gi i bưu chính th gi i ưa
chu ng k t ñó.
Hãng Royal Mail hi n nay s d ng dây cao
su màu ñ v i hi v ng r ng vì d th y hơn
nên màu ñ s khuy n khích nhân viên
nh t chúng lên n u chúng b r t. Hãng này
s d ng kho ng 342 tri u s i dây cao su ñ
m i năm ñ bu c gói thư t và hàng hóa. David M Smith phát minh ra k p phơi qu n
áo ki u lò xo vào năm 1853 sau khi
H p thi c Jérémie Victor Opdebec ñã sáng ch ra k p
phơi qu n áo b ng g m t mi ng vài năm
trư c ñó.
Vì quá s c ñơn gi n nên thi t k h u như
ch ng thay ñ i gì theo năm tháng.
M t mèo
Chúng ta nên c m ơn Napoleon vì phát
minh này. V hoàng ñ vì thương xót
nh ng ngư i lính y u t c a mình do thi u Ngư i Anh Percy Shaw ñã mơ t i m t mèo
dinh dư ng nên ñã treo gi i 12.000 franc vào năm 1934 sau khi ông ñ ý ñ n cách
cho b t kì ai tìm ra m t gi i pháp. ánh sáng ñèn trư c xe hơi c a ông ph n x
Nicolas Appert ñã ñáp l i l i kêu g i trách trong m t mèo.
nhi m ñó vào năm 1810 và ñã ch t o ra Không bao lâu sau, ông ñã thành l p công
nh ng cái h p ñ ng rèn s t kín hơi và ti Reflecting Roadstuds Limited Halifax
giành l y gi i thư ng. và b t ñ u s n xu t hàng lo t.
Tuy nhiên, lúc y không có cái b t n p m Ngày nay, chúng ñư c s d ng ñ giúp các
h p nên nh ng ngư i lính ph i m chúng lái xe tìm ñư ng ñi trong bóng t i trên
b ng gươm ho c dùng ñá ñ p ñ m . kh p th gi i.
Nư c Anh s n xu t hơn 20 tri u h p ñ ng
như th này m i năm.
http://thuvienvatly.com | 19
B n tin V t lý tháng 12/2011
M c qu n áo Ông b t ñ u s d ng keo dính – lo i dùng
ñ vá xe ñ p – ñ băng kín nh ng v t
thương trên tay v ông khi làm b p và ñã
k cho ông ch c a ông nghe r ng chúng
ho t ñ ng r t t t.
Johnson & Johnson tung chúng ra th
trư ng v i tên g i Band-Aids.
H p tr ng
Vào năm 1904, ngư i Mĩ Albert J
Parkhouse ñã n y lên ý tư ng sáng t o khi
ông nhìn th y m t cái giá qu n áo quá t i –
ông ñã ch p l y m t s i dây và t o ra cái
ngày nay g i là m c qu n áo.
Phát minh c a ông là m t phát minh ña
Nư c Mĩ là nơi ra ñ i h p tr ng bìa c ng
năng. M t s ngư i s d ng chúng làm
lo i r ti n.
anten thu radio, b n tr m c p dùng chúng
ñ ñ t nh p xe hơi, và vào năm 1995 m t H i năm 1911, m t biên t p viên báo chí
bác sĩ ñã ti t trùng m t cái m c b ng rư u tên g i là Joseph Coyle British Columbia
brandy và dùng ñ nó ñ ti n hành m t ca ñã ñư c m i làm trung gian hòa gi i gi a
ph u thu t kh n c p ñ cao 35.000 foot hai nhân v t ñ a phương – m t ngư i nông
trên m t máy bay ch khách cho m t hành dân và m t ngư i ch khách s n. Ông ch
khách b suy ph i. khách s n phàn nàn r ng tr ng do ngư i
nông dân mang t i luôn b v . Và th là
Băng dính
phát minh m i ra ñ i.
Container xu t kh u
N u b xư c da ho c ch y máu thì băng
dính th t là h u ích – và chúng ta có m t
nhân viên hãng Johnson & Johnson nư c
Mĩ h i th p niên 1920 ñ c m ơn vì ñã ðây là m t phát minh khá g n ñây so v i
nghĩ ra chúng. phát minh thư ng nh t khác – năm 1956.
http://thuvienvatly.com | 20
B n tin V t lý tháng 12/2011
Vinh quang thu c v ông trùm hàng h i ðây là phát minh c a m t ngư i New York
Malcolm McLean. Ông nh n th y thay vì tên là Thomas Sullivan. Ông này ñã ñưa túi
ph i ch nguyên chi c xe t i trên tàu, t t trà ra th trư ng vào năm 1904.
hơn là nên ch t o các thùng ch a tách r i.
Có l ý tư ng xu t phát t nh ng ngư i
Túi trà tiêu dùng thư ng dìm nh ng túi trà chưa
m vào trong nư c nóng ñ ki m tra ch t
lư ng hàng hóa.
Theo Daily Mail
Ai m i là ngư i ñ u tiên khám phá ra vũ tr ñang giãn n ?
Khám phá thiên văn vĩ ñ i nh t c a th k th 20 có l ñã vinh danh không ñúng ngư i.
Nhưng hóa ra sai l m ch ng thu c v ai, mà thu c v chính con ngư i ñã th c hi n khám
phá ban ñ u y.
Vi t trong s ra ngày 10 tháng 11 c a t p chí Nature, nhà thiên văn v t lí Mario Livio thu c
Vi n Khoa h c Kính thiên văn Vũ tr l i mang ra phanh phui câu chuy n ñang gây tranh cãi
ngày m t lan r ng d n v con ngư i ñáng ñư c tôn vinh vì ñã khám phá ra vũ tr ñang giãn n .
Trong g n m t th k qua, nhà thiên văn h c ngư i Mĩ Edwin P. Hubble ñã mang danh là
ngư i có khám phá n i ti ng này, khám phá ñã ñ nh hình l i toàn b n n thiên văn h c th k
20. Hubble tư ng thu t r ng vũ tr ñang giãn n ñ ng ñ u theo m i hư ng. S giãn n ñó gi i
thích ñư c nan ñ c a Einstein r ng t i sao vũ tr không co l i dư i s c hút h p d n c a riêng
nó.
Tr trêu thay, Hubble chưa h nh n ñư c Gi i Nobel nào cho khám phá này, m c dù các nhà
thiên văn t hai ñ i ñ c l p nhau làm sáng t b ng ch ng cho m t vũ tr ñang tăng t c ñã
giành Gi i Nobel V t lí năm 2011. Nhưng Hubble th t s có chi c kính thiên văn danh v ng
nh t c a l ch s hi n ñ i mang tên ông.
http://thuvienvatly.com | 21
B n tin V t lý tháng 12/2011
nh minh h a nhà thiên văn h c ngư i Mĩ Edwin Hubble (1889-1953) bên ph i và th y tu và nhà vũ tr h c
ngư i B Georges Lemaître (1894-1966) bên trái. D a trên b ng ch ng m i, c hai nhà khoa h c ñ u ñáng
ñư c tôn vinh là nh ng ngư i ñ c l p khám phá ra vũ tr ñang giãn n h i cu i th p niên 1920. Lemaître còn
ñư c tôn vinh v i vi c ñ xu t m t lí thuy t cho ngu n g c c a vũ tr sau này g i là “v n l n”. Chi c kính
thiên văn bên trái là Kính thiên văn Hooker 100 inch trên ñ nh Wilson California. Kính thiên văn vũ tr
Hubble phía bên ph i. nhNASA, ESA, và A. Feild (STScI)
Hubble công b bài báo n i ti ng c a ông Lemaître d a trên phân tích c a ông v d
trong ñó ông xác ñ nh t c ñ giãn n c a li u l ch ñ c a Slipher, ông k t h p chúng
vũ tr vào năm 1929. Bài báo này d a trên v i các ư c tính kho ng cách thiên hà suy
nh ng v n t c lùi ra xa bi u ki n (suy ra t lu n ra t nh ng quan sát ñã công b vào
ñ l ch ñ ) c a các thiên hà, ñư c ño trư c năm 1926 c a Hubble.
ñó b i nhà thiên văn h c Vesto Slipher,
cùng v i kho ng cách ñ n nh ng thiên hà Nhưng khám phá c a Lemaître không ñư c
ñó, do Hubble xác ñ nh. chú ý t i vì nó công b b ng ti ng Pháp,
trên m t t p chí khoa h c B hơi ít ti ng
Phân tích c a Hubble cho th y thiên hà tăm g i là Annales de la Société
càng xa thì dư ng như càng lùi ra xa Scientifique de Bruxelles (K y u c a H i
nhanh hơn. T c ñ giãn n c a vũ tr ngày Khoa h c Brussels).
nay ñư c g i là h ng s Hubble.
Câu chuy n s d ng l i ñó, n u công
Nhưng hai năm trư c ñó, v linh m c và trình c a Lemaître sau này không ñư c
nhà vũ tr h c ngư i B , Georges Lemaître, d ch ra và ñăng trên Nguy t san c a H i
ñã công b nh ng k t lu n r t gi ng như Thiên văn h c Hoàng gia. Khi ñăng t i vào
v y, và ông ñã tính ra m t t c ñ giãn n năm 1931, m t s ph n tính toán riêng c a
tương t v i cái Hubble s công b hai Lemaître t năm 1927, v cái sau này g i
năm sau ñó. là h ng s Hubble, ñã b b sót!
http://thuvienvatly.com | 22
B n tin V t lý tháng 12/2011
Th t ra thì nh ng ño n b thi u t bài báo h c n a, chúng có th thay b ng m t danh
d ch ñã ñư c bi t t i (m c dù không r ng m c tham kh o nho nh và nh ng bài báo
rãi) t năm 1984. ðã có m t s tranh cãi m i v ñ tài trên”.
gay g t gi a các nhà thiên văn v “ai ñã
làm th ?” Có ph i các biên t p viên t Câu h i còn l i là t i sao Lemaître v cơ
nguy t san ñã c t b nh ng ño n ñó? Hay b n ñã xóa b b ng ch ng ñ tôn vinh ông
b n thân Edwin Hubble ñã nhúng tay vào là ngư i ñ u tiên khám phá ra vũ tr ñang
khâu ki m duy t bài báo nh m lo i tr b t giãn n .
c s ng v c nào r ng ông có ph i là
ngư i ñ u tiên khám phá ra vũ tr ñang Livio k t lu n, “Lá thư c a Lemaître cũng
giãn n hay không? cung c p m t cái nhìn sâu s c v tri t lí
khoa h c c a m t s nhà khoa h c h i th p
Sau khi vùi mình trong hàng trăm tư li u niên 1920. Lemaître không h b n tâm v i
c a H i Thiên văn h c Hoàng gia, cũng quy n ưu tiên cho khám phá g c c a ông.
như tham gia nhi u cu c h p c a H i, và Bi t r ng các k t qu c a Hubble ñã công
h sơ t Kho tư li u Lemaître, Livio phát b vào năm 1929, ông th y không c n ph i
hi n ra r ng chính Lemaître ñã b sót l p l i nh ng k t qu chưa d t khoát cho
nh ng ño n ñó khi ông d ch bài báo sang l m c a ông m t l n n a vào năm 1931”.
ti ng Anh!
Có l trong m t s l ch s vũ tr song song
m t trong hai “b c thư khai h a” mà khác, ngư i ta ñang tr m tr chiêm ngư ng
Livio phanh phui ra, Lemaître ñã vi t cho nh ng b c nh không gian sâu ch p t
các biên t p viên: “Tôi th y không nên in Kính thiên văn vũ tr Lemaître.
l i ph n trình bày t m th i v nh ng v n
t c xuyên tâm rõ ràng không có m i quan Ngu n: ESA/Hubble Information Centre
tâm th t s nào, và c ph n ghi chú hình
Các c máy phân t là ph bi n trong t
Xe hơi nano b n bánh nhiên. ð ng cơ protein, ch ng h n, có th
chuy n ñ ng d c theo m t b m t ñ
M t chi c “xe hơi b n bánh” chưa t i m t chuy n v n hàng hóa c phân t và thư ng
ph n t chi u dài c a m t chi c SUV trung ñư c dùng ñ xây d ng các c u trúc bên
bình v a ñư c ch t o và cho ho t ñ ng trong t bào s ng. Các nhà khoa h c mu n
b i các nhà nghiên c u Hà Lan và Th y ch t o nh ng ñ ng protein theo phiên b n
Sĩ. C máy phân t trên dài kho ng 1 nm c a riêng h , và th t ra h ñã thi t k và
và s d ng các electron làm nhiên li u khi minh ch ng nh ng phân t có th chuy n
nó ñi trên m t b m t ñ ng. D ng c nh ñ ng trên nh ng b m t. Nhưng nh ng
xíu trên có th ng d ng trong các thi t b phân t này ch y u là th ñ ng: ñ ñ m
rô bôt c nano mét ho c làm nh ng b v n b o chúng chuy n ñ ng theo m t hư ng
chuy n nh xíu làm d ch chuy n các phân nh t ñ nh, chúng ph i b hút ho c b ñ y.
t .
Nay Ben Feringa thu c trư ng ð i h c
Groningen và các ñ ng s v a ch ng minh
http://thuvienvatly.com | 23
B n tin V t lý tháng 12/2011
m t chi c xe phân t ñơn l th t s ch “Theo quan ñi m c a tôi, bư c quan tr ng
ñ ng. Xây d ng trên m t giàn khung h u là chúng tôi ñã ch ng minh r ng chúng tôi
cơ g c carbon, nó có b n “bánh xe” hay có th ñ y m t phân t ñơn l ñi trên m t
nh ng b ph n quay, n i v i ph n thân qua b m t và ñi u khi n ñư c hư ng chuy n
nh ng liên k t ñôi carbon-carbon. Khi ñ u ñ ng”, Feringa nói. “ðây chính là cái x y
nh n c a m t kính hi n vi ñi n t quét chui ra v i các ñ ng cơ nano protein ‘th b ’
h m g n ñó chi u electron vào nh ng liên theo nh ng s i nh v i s ñi u khi n
k t này, chúng phá v và hình thành l i hư ng”.
theo ki u khác. Quá trình này ñư c g i là
ñ ng phân hóa và làm cho các bánh xe ‘C t m c’ quan tr ng
quay, và chi c xe di chuy n v phía trư c.
Ludwig Bartels t i trư ng ð i h c
California Riverside, Mĩ, ñ ng ý r ng
kh năng ñi u khi n hư ng là m t bư c
ti n b quan tr ng. “Công trình này là m t
c t m c hư ng ñ n s v n chuy n có ñi u
khi n các lo i phân t trên các b m t” ông
nói. “Nhưng v n c n nghiên c u thêm –
quan tr ng nh t là c n thay th ngu n năng
lư ng t ñ u nh n c a kính hi n vi chui
h m (cái tho t ñ u ch kéo phân t theo,
cho dù b n ch t c a nó là gì), và ñ t t i
chuy n ñ ng d tính c a các liên k t b
m t sao cho chuy n ñ ng tr nên th t s
th ng”.
James Tour thu c trư ng ð i h c Rice
Texas, Mĩ, nghĩ r ng minh ch ng trên
nh minh h a ñ ng cơ phân t (màu ñen) trên b mang các nhà khoa h c ñ n g n hơn v i
m t ñ ng (vàng). ( nh: Nature) m c tiêu s d ng các c máy phân t t ng
h p ñ l p ráp các c u trúc, có ph n gi ng
Lái b i s ñ i x ng v i cái các enzyme làm bên trong cơ th .
“ðây là m t c t m c quan tr ng và cơ b n
Feringa và các ñ ng s có th làm cho trong cu c truy tìm nh ng c máy nano
chi c xe phân t c a h chuy n ñ ng theo m t ngày nào ñó s làm công vi c h u ích”,
hai ki u, b ng cách ñi u ch nh s ñ i x ng ông nói.
hay “tính thu n” c a các ph n ñ ng cơ.
m t ki u, chi c xe chuy n ñ ng theo m t Nghiên c u công b trên t p chí Nature
ñư ng ñi ng u nhiên, cái ñã th c hi n trư c 479 208.
ñó v i nh ng c máy phân t ch ñ ng.
Tuy nhiên, các nhà nghiên c u còn có th Ngu n: physicworld.com
làm cho chi c xe lái ñi theo m t ñư ng g n
như th ng.
http://thuvienvatly.com | 24
B n tin V t lý tháng 12/2011
Charles Babbage ñã có ý
tư ng máy vi tính l p trình
t năm 1830
Charles Babbage ñã t ng l p k ho ch chi
ti t cho máy vi tính có kh năng l p trình
h i th p niên 1830 – nay các chuyên gia
mu n có s h tr c a ñông ñ o công
chúng ñ xây d ng nó n u như nó ho t
ñ ng ñư c.
Nhà l p trình John Graham-Cumming và là
c u qu n lí B o tàng Khoa h c London,
Doron Swade, s ñăng t i tr c tuy n các k
ho ch cho Máy Phân tích Babbage vào Cái thi u sót Máy Phân tích là s c m nh x lí,
năm t i trong m t d án ‘ñông ngư i’ g i kích c l n và v t li u ñ ng thau k nh càng.
là Plan 28, theo d ki n s tri n khai m t M t máy Babbage ñơn gi n hơn nhi u –
10 năm. Máy Sai phân S 2 – ñã ñư c ch t o vào
Chính Alan Turing ñã mang các ý tư ng năm 1991.
c a Babbage ñơm hoa k t qu vào th p C máy ñó g m 8000 b ph n cơ – Nhưng
niên 1930, nhưng các chuyên gia lâu nay Máy Phân tích thì ph c t p hơn nhi u, ít
v n nghi ng r ng Babbage th t s nên nh t là b i vì, không gi ng như Máy Sai
ñư c xem là nhà phát minh ñích th c c a phân, hi n nay chưa có k ho ch t ng th
máy vi tính ph c t p. hoàn ch nh nào cho nó c .
Máy Phân tích ñư c thi t k ñ s d ng các t m bìa
ñ c l làm phương ti n th c hi n các phép tính
Graham-Cumming nói: ‘Tôi hi v ng các
th h nhà khoa h c tương lai s ñ ng
trư c Máy Phân tích hoàn ch nh, nghĩ t i
Babbage và truy n c m h ng ñ làm vi c 'Cha ñ c a ñi n toán’: Charles Babbage
v i nh ng bư c nh y trăm năm c a h ’. Nó có kích c ch ng b ng căn phòng mà
Babbage . Ông chào ñ i London vào
http://thuvienvatly.com | 25
B n tin V t lý tháng 12/2011
năm 1791 và qua ñ i tu i 79 vào năm
1871.
Theo d tính, c máy ho t ñ ng b ng m t
lo t t m bìa ñ c l , bánh răng và bánh xe,
và trên lí thuy t s có th th c hi n nh ng
phép tính khá ph c t p.
Máy Phân tích n m ngoài t m nh n th c
c a ña s con ngư i thu c th i ñ i c a nó.
Tuy nhiên, m t chương trình ñang ch
ch p cánh cho c máy nh Ada Lovelace,
m t nhà toán h c tài năng, ngư i ñã nh n
ra Babbage ñang làm cái gì ñó m i m .
Máy Phân tích n m ngoài t m nh n th c c a ña s
Graham-Cumming tin r ng trư c khi có th m i ngư i thu c th i ñ i c a nó
ch t o c máy, nó c n ñư c mô ph ng B o tàng Khoa h c London hi n ñang tri n
trên máy vi tính. khai s hóa toàn b kho tư li u v nh ng
Turing, h i th p niên 1930 và 1940, v cơ ghi chép, k ho ch và hình v c a Babbage
b n ñã khám phá l i nh ng ý tư ng c a – v i m c tiêu m r ng c a cho công
Babbage, ngư i ñã bi t h i 100 năm trư c chúng truy c p b sưu t p và xúc ti n
ñó r ng ông ñã nh n ra cái gì ñó mang tính nh ng tr n tuy n l n hơn trong l ch s
cách m ng. khoa h c.
Lúc y, ông ñã vi t: ‘Khi nào Máy Phân D tính d án s ñư c công b chính th c
tích ra ñ i, nó ch c ch n s ch d n cho l vào hè năm 2012.
trình nghiên c u khoa h c trong tương lai.’ Hi n nay, mu n xem kho tư li u trên,
ngư i ta ph i ñ n phòng ñ c c a Thư vi n
B o tàng Khoa h c và Kho tư li u t i
Wroughton, g n Swindon.
Theo Daily Mail
http://thuvienvatly.com | 26
B n tin V t lý tháng 12/2011
Phát hi n hai ñám mây khí Big Bang ‘nguyên ch ng’
L n ñ u tiên các nhà thiên văn v a phát hi n ra hai ñám mây ch t khí xa dư ng như là tàn
dư tinh khi t t Big Bang. Không có ñám mây nào trong hai ñám có b t kì nguyên t nào có
th phát hi n ra do các ngôi sao tôi luy n, thay v y, m i ñám ch ch a nh ng nguyên t nh
phát sinh trong Big Bang ch ng 14 t năm v trư c. Hơn n a, s d i dào tương ñ i cao c a
deuterium nhìn th y m t trong hai ñám còn phù h p v i các tiên ñoán c a lí thuy t Big Bang.
Ngay sau Big Bang, các ph n ng h t nhân t o ra ba nguyên t nh nh t – hydrogen, helium
và m t lư ng h t s c nh lithium. Sau ñó, các ngôi sao bi n ñ i m t ph n ch t li u này thành
nh ng nguyên t n ng như carbon và oxygen gieo r c trong vũ tr ngày nay.
Nhưng không ai t ng nhìn th y m t ngôi sao hay m t ñám mây khí ch g m toàn ba nguyên t
Big Bang này. Thay v y, t t c nh ng ngôi sao và ñám mây khí ñã bi t ít nh t là có ch a m t
s “kim lo i”, thu t ng các nhà thiên văn s d ng ñ mô t b t kì nguyên t nào, k c carbon
và oxygen, n ng hơn helium.
nh minh h a (d a trên mô ph ng máy tính) c a m t ñám mây c hình thành nên m t ngôi sao. ( nh: Ceverino,
Dekel và Primack)
http://thuvienvatly.com | 27
B n tin V t lý tháng 12/2011
Nh ng phút sau Big Bang
Nay Michele Fumagalli và Xavier Prochaska thu c trư ng ð i h c California, Santa Cruz và
John O'Meara thu c trư ng Saint Michael's College Vermont, v a tìm ra hai ñám mây khí
nguyên sơ. “Thành ph n hóa h c c a chúng th t khác thư ng”, Fumagalli nói. “Ch t khí này
thu c thành ph n nguyên th y, vì nó ñư c t o ra trong vài phút ñ u tiên sau Big Bang”.
M t ñám mây khí n m c nh chòm sao Leo, còn ñám kia trong chìm Ursa Major. ðám mây
Leo có ñ l ch ñ - m t s ño kho ng cách c a nó – 3,10, nghĩa là nó cách Trái ñ t 11,6 t
năm ánh sáng. ðám mây Ursa Major hơi xa hơn m t chút, v i ñ l ch ñ 3,41 và kho ng
cách 11,9 t năm ánh sáng. Do ñó, chúng ta nhìn th y c hai ñám mây khi chúng ch m i
kho ng 2 t năm tu i sau Big Bang.
Các ñám mây trên quá m nh t ñ quan sát tr c ti p. Fumagalli và các ñ ng s phát hi n ra
chúng ch vì nh ng ñám mây xu t hi n ngay phía trư c nh ng quasar còn xa hơn. Các
nguyên t trong hai ñám mây khí h p th m t ph n ánh sáng phát ra t các quasar n n, và
bư c sóng h p th ñó ti t l rõ ràng nh ng thông tin quan tr ng v thành ph n c a nh ng ñám
mây.
Ch có hydrogen
M c dù s d ng kính thiên văn kh ng l Keck I trên ñ nh Mauna Kea Hawaii, nhưng các
nhà thiên văn không tìm th y b t kì nguyên t nào ngoài hydrogen trong hai ñám mây trên.
Trong khi các nhà nghiên c u còn trông ñ i helium và lithium có m t, thì kĩ thu t c a h l i
không nh y v i nh ng nguyên t ñó. Tuy nhiên, n u oxygen, carbon hay silicon có m t thì s
d phát hi n hơn. T ñây các nhà nghiên c u suy lu n r ng t s kim-lo i-trên-hydrogen (hay
ñ kim lo i) trong ñám mây Leo là dư i 1/6000 t s ñó c a M t tr i và trong ñám mây Ursa
Major là dư i 1/16.000 ñ kim lo i c a M t tr i.
ð so sánh, nh ng ngôi sao c trong qu n th nguyên th y nh t c a D i Ngân hà – qu ng
sao – thư ng có ñ kim lo i là 1/50 ñ kim lo i c a M t tr i. Ngôi sao qu ng ngân hà nghèo
kim lo i nh t ñư c bi t có ñ kim lo i 1/22.000 ñ kim lo i c a M t tr i, tương ñương v i
gi i h n trên c a hai ñám mây khí.
“ðó là m t khám phá r t h p d n”, phát bi u c a Nick Gnedin, m t nhà thiên văn t i Fermilab
Mĩ, ngư i không liên can gì v i ñ i khám phá ñã nói. Gnedin cho bi t ngư i ta r t khó hi u
vì sao t t c nh ng ñám mây khí khác – k c nh ng ñám mây khí nh ng kho ng cách xa
hơn – ñ u có ch a kim lo i. Nh ng ngo i l m i tìm th y này s giúp các nhà thiên văn tìm
hi u t i sao t t c nh ng ñám mây khí khác có ch a kim lo i.
Phù h p v i các tiên ñoán Big Bang
Ngoài hydrogen bình thư ng, Fumagalli và các ñ ng s còn phát hi n ñ ng v hydrogen
deuterium trong ñám mây Ursa Major. Các nhà v t lí tin r ng Big Bang ñã s n sinh deuterium
nhưng sau ñó các ngôi sao ñã phá h y nó – vì th vũ tr ñã t ng có deuterium nhi u hơn so
v i ngày nay.
http://thuvienvatly.com | 28
B n tin V t lý tháng 12/2011
T s deuterium-trên-hydrogen cao trong ñám mây trên phù h p v i các tiên ñoán Big Bang.
“Th t t chúng tôi nhìn th y deuterium có th sánh v i cái trông ñ i t lí thuy t ñang mang l i
cho chúng tôi s ñ m b o ch c ch n hơn r ng ch t khí này th t s nguyên th y trong thành
ph n c a nó”, Fumagalli nói.
“Liên h ñ p”
Rob Simcoe thu c Vi n Công ngh Massachusetts phát bi u r ng hai ñám mây trên cho th y
nh ng cái túi vũ tr v n còn có nh ng ngôi sao và ch t bài ti t c a chúng trong ch ng hai t
năm sau Big Bang. “ðây là m t liên h ñ p gi a công trình ñang th c hi n v vũ tr sơ khai
s d ng nh ng ñám mây ch t khí này và công trình ñang th c hi n trong sân sau nhà chúng
ta,trong qu ng sao c a D i Ngân hà, nơi ngư i ta ñã phát hi n th y nh ng ngôi sao có s d i
dào hóa h c th p ngang ng a”, ông nói.
M i ñám mây khí ch có kho ng m t ph n tri u kh i lư ng c a D i Ngân hà. Simcoe nghi ng
r ng m i ñám cu i cùng s rơi lên m t thiên hà và t o ra các ngôi sao. N u m t trong nh ng
thiên hà ñó nay ñã có các nhà thiên văn, thì có l h ñang nhìn vào D i Ngân hà lân c n và
nhìn th y nh ng ñám mây khí nguyên th y sinh ra nh ng ngôi sao trong qu ng sao c a thiên
hà c a chúng ta.
Ngu n: physicsworld.com
báo cáo cho bi t nh ng nhà máy ñi n trên
Nh ng nhà máy ñi n trên qu ñ o có kh năng thu gom năng lư ng
qu ñ o là kh thi m t tr i và chi u nó v phía trái ñ t là kh
thi v m t kĩ thu t trong vòng m t th p
niên t i hay tương ñương như v y, d a trên
nh ng công ngh hi n có trong phòng thí
nghi m.
ðây là k t qu trong m t b n báo cáo t
Vi n Hàn lâm Du hành Vũ tr Qu c t
(IAA), tr s Paris.
Nghiên c u kéo dài ba năm, v i 10 nư c
tham gia c a IAA ñư c xem là có ti n b .
Nghiên c u ti n hành t năm 2008 ñ n
nh: SpaceWorks Engineering, Inc.
2010 và ñang trong quá trình ñánh giá.
John Mankins, c u viên ch c ñ u ngành
Các nhà khoa ñ n t nhi u nư c trên th
NASA, ñ ng ñ u nghiên c u trên.
gi i v a hoàn thành m t nghiên c u cho
bi t vi c khai thác năng lư ng m t tr i
Tr ng tâm nghiên c u là ñưa m t, r i m t
trong vũ tr hóa ra có th là m t phương
vài, sau ñó là nhi u v tinh khai thác năng
pháp h u hi u ñáp ng nhu c u năng lư ng
lư ng m t tr i lên qu ñ o phía trên xích
c a th gi i trong th i gian 30 năm. B n
http://thuvienvatly.com | 29
B n tin V t lý tháng 12/2011
ñ o. M i v tinh s r ng vài ba d m. Các khai thác nh ng tên l a phóng chi phí th p
v tinh s thu gom ánh sáng m t tr i su t ñã và ñang phát tri n cho nh ng th trư ng
24 gi trong ngày. vũ tr khác.
Năng lư ng m t tr i s bi n ñ i thành ñi n Theo b n báo cáo, ph n ng hi n nay c a
năng trong vũ tr , sau ñó g i ñ n nơi c n xã h i là hi v ng m t d án như th s
năng lư ng trên trái ñ t qua m t anten thành công. ðây s là ngu n cung năng
truy n phát vi sóng ho c qua laser, sau ñó lư ng s ch, an toàn, c p ñ n b t c nơi nào
c p vào m ng lư i ñi n. trên th gi i.
Ai s gánh ch u chi phí c a m t n l c như Tuy nhiên, d án cũng g p m t s r c r i
th ? B n báo cáo khuy n ngh c phía khó x lí như v n ñ rác th i vũ tr , s
chính ph l n phía tư nhân nên tài tr cho thi u nh ng nghiên c u th trư ng t p
nghiên c u ñ tăng thêm tính kh thi c a trung và thi u chi phí phát tri n.
d án.
Theo IAA
M t d án th nghi m nh m ch ng minh
công ngh trên có th xúc ti n b ng cách
t i c a chúng quá mong manh, nên chúng
T o ra ánh sáng t chân thư ng ñư c xem là nh ng h t o.
không
Nhà khoa h c Chalmers, Christopher
Các nhà v t lí t i trư ng ð i h c Công Wilson, và các c ng s c a ông ñã thành
ngh Chalmers v a thành công trong vi c công trong vi c làm cho các photon r i
t o ra ánh sáng t chân không – quan sát kh i tr ng thái o c a chúng và tr thành
m t hi u ng l n ñ u tiên ñư c d ñoán nh ng photon th c,t c là ánh sáng có th
h i 40 năm trư c. Các k t qu trên ñư c ño ñư c. Nhà v t lí Moore ñã d ñoán h i
công b trên t p chí Nature. Trong m t thí năm 1970 r ng hi n tư ng này s x y ra
nghi m m i l , các nhà khoa h c ñã b t n u các photon o ñư c phép ph n x trên
dính thành công m t s photon liên t c m t cái gương chuy n ñ ng m t t c ñ
xu t hi n và bi n m t trong chân không. cao ngang ng a v i t c ñ ánh sáng. Hi n
tư ng trên, g i là hi u ng Casimir ñ ng,
Thí nghi m trên xây d ng trên m t trong nay ñã ñư c quan sát th y l n ñ u tiên
nh ng nguyên lí ph n tr c giác nh t, trong m t thí nghi m xu t s c do các nhà
nhưng là m t trong nh ng nguyên lí quan khoa h c Chalmers ti n hành.
tr ng nh t trong cơ h c lư ng t : chân
không không ph i là không có gì. Th t v y, “Vì không th làm cho m t cái gương
chân không tràn ng p nhi u lo i h t liên chuy n ñ ng ñ nhanh, nên chúng tôi ñã
t c thăng giáng, lúc có lúc không. Chúng phát tri n m t phương pháp khác thu ñư c
xu t hi n, t n t i trong m t kho nh kh c hi u ng gi ng như v y”, Per Delsing, giáo
ng n ng i và r i bi n m t tr l i. Vì s t n sư v t lí th c nghi m t i trư ng Chalmers
gi i thích. “Thay vì cho kho ng cách v t lí
http://thuvienvatly.com | 30
B n tin V t lý tháng 12/2011
ñ n gương bi n thiên, chúng tôi thay ñ i Theo cơ h c lư ng t , có nhi u lo i h t o
kho ng cách ñi n cho m t m ch ñi n tác trong chân không, như ñã nói. Göran
d ng như m t cái gương vi sóng. Johansson, m t v phó giáo sư v t lí lí
thuy t, gi i thích r ng nguyên do các
“Cái gương” g m m t linh ki n ñi n t photon xu t hi n trong thí nghi m trên là vì
lư ng t g i là SQUID (d ng c giao thoa chúng thi u kh i lư ng.
lư ng t siêu d n), nó c c kì nh y v i t
trư ng. B ng cách cho hư ng c a t “Vì th ñòi h i tương ñ i ít năng lư ng ñ
trư ng thay ñ i vài t l n trong m t giây, kích thích chúng ra kh i tr ng thái o c a
các nhà khoa h c ñã có th làm cho “cái chúng. Trên nguyên t c, ngư i ta còn có
gương” ñó dao ñ ng t c ñ lên t i 25% th t o ra nh ng h t khác t chân không, ví
t c ñ ánh sáng. d như electron hay proton, nhưng như th
s ñòi h i r t nhi u năng lư ng.”
“K t qu là các photon xu t hi n thành c p
t chân không, cái chúng tôi có th ño Các nhà khoa h c nh n th y các photon
ñư c dư i d ng b c x vi sóng”, Der xu t hi n thành c p trong thí nghi m trên
Delsing gi i thích. “Chúng tôi còn có th th t có s c h p d n ñ ti p t c nghiên c u
xác l p r ng b c x ñó có tính ch t gi ng chi ti t hơn. Có l , h có th s d ng chúng
h t như lí thuy t lư ng t cho bi t khi các trong lĩnh v c nghiên c u thông tin lư ng
photon xu t hi n thành c p theo ki u này”. t , lĩnh v c liên quan ñ n s phát tri n máy
vi tính lư ng t .
Tuy nhiên, giá tr chính c a thí nghi m trên
là nó làm tăng thêm s hi u bi t c a chúng
ta v nh ng khái ni m v t lí cơ b n, như
các thăng giáng lư ng t - s xu t hi n và
bi n m t liên t c c a nh ng h t o trong
chân không. Ngư i ta tin r ng các thăng
giáng chân không có th có liên quan v i
“năng lư ng t i” chi ph i s giãn n tăng
t c c a vũ tr . Vi c khám phá ra s tăng
t c này ñã ñư c trao gi i Nobel V t lí c a
năm nay.
Trong thí nghi m c a các nhà khoa h c Chalmers,
các photon o ph n x kh i m t “cái gương” dao
ñ ng m t t c ñ cao ngang ng a v i t c ñ ánh Tham kh o: "Observation of the
sáng. Cái gương tròn trong nh là tư ng trưng thôi, dynamical Casimir effect in a
và nó là m t linh ki n ñi n t lư ng t (g i là superconducting circuit" C. M. Wilson, G.
SQUID) tác d ng như m t cái gương. Cái gương
Johansson, A. Pourkabirian, M. Simoen, J.
này làm cho các photon th c xu t hi n (thành c p)
trong chân không. nh: Philip Krantz, Chalmers R. Johansson, T. Duty, F. Nori, & P.
Delsing, Nature 479, 376–379 (17
Cái x y ra trong thí nghi m trên là “cái November 2011), doi:10.1038/nature10561
gương” truy n m t ph n ñ ng năng c a nó
cho các photon o, giúp chúng v t ch t hóa. Ngu n: ð i h c Công ngh Chalmers
http://thuvienvatly.com | 31
B n tin V t lý tháng 12/2011
Phi thuy n thám hi m sao H a c a Nga s p rơi v Trái ñ t
Các hi v ng ñang m d n r ng các kĩ thu t viên ngư i Nga s có th khai h a các ñ ng cơ c a
phi thuy n vũ tr Phobos-Grunt hi n ñang m c k t trong qu ñ o quanh Trái ñ t. Phóng lên
h i tu n r i, Phobos-Grunt ñư c thi t k ñ bay ñ n v tinh Phobos c a sao H a và l y 200 g
ñ t v Trái ñ t trong m t hành trình ba năm. Tuy nhiên, các ñ ng cơ c a phi thuy n ñã không
khai h a sau khi nó tách kh i tên l a phóng.
K t ñó, các kĩ thu t viên thu c cơ quan vũ tr Roscosmos c a Nga ñã và ñang c g ng thi t
l p kênh ti p xúc v i phi thuy n trong m t n l c nh m kh i h a các ñ ng cơ v a ñưa nó vào
qu ñ o ñã d tính ban ñ u. Tuy nhiên, Phobos-Grunt hi n cách m t ñ t kho ng 200 km và
trong m t qu ñ o b h r t nhanh – và có th lao xu ng Trái ñ t trư c khi năm m i 2012 v .
nh minh h a Phobos-Grunt trên H a tinh. ( nh: Roscosmos)
Theo cơ quan vũ tr Nga RIA Novosti, các nhà khoa h c s m nh vũ tr cho bi t h còn th i
gian ñ n ñ u tháng 12 ñ c u l y s m nh trên. Tuy nhiên, vì phi thuy n vũ tr không ñư c
thi t k ñ ho t ñ ng trong m t qu ñ o như th , nên s truy n thông tin t ra th t s khó khăn.
ð ng th i, cũng có kh năng là pin ngu n c a Phobos-Grunt ñã c n ki t trư c khi các t m pin
m t tr i c a nó ñư c tri n khai nên b m t ñi n.
C nh báo trư c hai gi
Chuyên gia v tinh NASA Nicholas Johnson thu c Trung tâm Vũ tr Johnson Texas cho
bi t phi thuy n trên “s p rơi v Trái ñ t vào cu i tháng 12”, còn th i gian chính xác thì tùy
http://thuvienvatly.com | 32
B n tin V t lý tháng 12/2011
thu c vào “c m c ñ ho t ñ ng c a m t tr i l n ñ cao/tính n ñ nh c a phi thuy n”. Ông b
sung thêm r ng NASA s có th ñưa ra m t c nh báo hai gi trư c khi phi thuy n ñi vào khí
quy n v i sai s kho ng 25 phút, vì th th t khí d ñoán chính xác các m nh v s rơi xu ng
ñâu.
Th t v y, không rõ là phi thuy n trên có b phá v hoàn toàn lúc ñi vào khí quy n hay không,
ho c nh ng m nh v l n có rơi xu ng m t ñ t hay không. “Chúng tôi không th d ñoán
nh ng b ph n nào có th s ng sót trong lúc ñi vào khí quy n vì chúng tôi không có ñ nh ng
chi ti t kĩ thu t v on Phobos-Grunt," Johnson nói.
ð c bi t, có m t s quan ng i v s ph n c a vài t n nhiên li u trên tàu Phobos-Grunt.
Johnson cho bi t nhiên li u ñó có th rơi nguyên v n xu ng Trái ñ t n u nó ñư c ñ ng trong
nh ng bình ch a làm b ng v t li u có nhi t ñ nóng ch y cao như titanium. Tuy nhiên, ông tin
r ng các bình ch a b ng nhôm có th tan ch y lúc ñi vào khí quy n, làm nhiên li u vương vãi
kh p nơi. RIA Novosti ñã thông báo r ng các bình nhiên li u th t s ñư c làm b ng nhôm.
Tàu thăm dò c a Trung Qu c
Phobos-Grunt (có nghĩa là ñ t Phobos) ñư c phóng lên hôm th ba, 08/11, t b phóng
Baikonur Kazakhstan trên m t tên l a Zenit-2SB. Ban ñ u phi thuy n ñã c t cánh thành
công và tách ra kh i tên l a phóng Zenit c a nó, nhưng h th ng ñ y riêng c a nó khi ñó ñã
tr c tr c và phi thuy n b t ñ u l ch kh i l trình.
T ng tr giá 163 tri u ñô la, s m nh trên s mang m t tàu thăm dò do Trung Qu c ch t o tên
g i là Yinghuo-1. K ho ch d ki n là tàu thăm dò s tách kh i Phobos-Grunt ñ quay xung
quanh H a tinh trong 12 tháng ñ nghiên c u khí quy n c a hành tinh ñ . V i kh i lư ng 115
kg, Yinghuo-1 s tàu thăm dò ñ u tiên c a Trung Qu c d tính g i lên m t hành tinh khác.
Ngu n: physicsworld.com
http://thuvienvatly.com | 33
B n tin V t lý tháng 12/2011
quark duyên c ng v i m t phàn quark lên
B ng ch ng ñ u tiên cho (up)”, Pierluigi Campana, phát ngôn viên
s vi ph m CP quark LHCb gi i thích. “ð c bi t, chúng tôi ñã
nghiên c u và k t h p t c ñ phân h y c a
duyên D0 và ph n h t c a nó. Theo lí thuy t c a
Mô hình Chu n, chúng ta s ño ñư c m t
giá tr r t nh c a m t thông s g i là Delta
ACP ñư c tính b ng nh ng t c ñ phân h y
này và liên quan ñ n tính ch t c a v t ch t
và ph n v t ch t. Chúng tôi tìm th y Delta
ACP b ng kho ng 0,8% thay vì 1% như d
ñoán (ho c th p hơn). M c dù vi c ñưa ra
nh ng ñánh giá chính xác trong nh ng quá
trình liên quan ñ n quark duyên là khó
khăn, nhưng thông s Delta ACP dư ng như
cao hơn nhi u so v i trông ñ i”.
Chương trình h p tác LHCb v a trình bày
hôm 15/11 t i H i ngh chuyên ñ H t cơ Và trong khi các nhà lí thuy t b t tay vào
b n Máy va ch m Hadron Paris b ng kh o sát k t qu b t ng trên ñ ki m tra
ch ng ñ u tiên có th có c a s vi ph m nh ng l i gi i thích có th có ho c tìm ra
ñ i x ng CP, s khác bi t gi a hành tr ng nh ng nguyên nhân hoàn toàn m i, các nhà
c a v t ch t (h t) và ph n v t ch t (ph n khoa h c LHCb ñang d n toàn b s c l c
h t), trong các phân rã quark duyên c a h vào vi c ñ y m nh phân tích c a h
(charm). ñi xa hơn n a. “Cho ñ n nay, chúng tôi ch
m i phân tích kho ng 60% d li u có t
Nghiên c u cơ s v t lí c a quark duyên mùa ch y năm 2011”, Pierluigi Campana
không n m trong k ho ch ban ñ u c a thí nói. “Chúng tôi d ñ nh hoàn thành phân
nghi m LHCb, tên g i có ch “b” vi t t t tích trên nhưng ñ ng th i cũng th c hi n
cho “quark ñ p” (beauty). Tuy nhiên, cách nh ng phép ki m tra ñ c l p s d ng
ñây m t năm trư c, Chương trình h p tác nh ng phương pháp và chi n lư c khác”.
trên ñã quy t ñ nh kh o sát m t ph r ng
hơn c a nh ng quá trình liên quan ñ n Chương trình h p tác LHCb và các nhà lí
quark duyên, song song v i nh ng m c thuy t ñã t ch c m t cu c h p chung t i
tiêu khác. CERN hôm 10 và 11 tháng 11 ñ th o lu n
v s tác ñ ng c a các k t qu LHCb ñ i
LHCb cho phép r t nhi u quá trình này v i các lí hi n nay và chúng ta nên nhìn
ñư c l c ra và, trong s chúng, m t quá nh n các tính ch t c a quark duyên như th
trình m i ñây th hi n nh ng ñ c ñi m thú nào. Phép ño c i ti n và nh ng s ki m tra
v . Các thí nghi m khác t i xư ng-b cũng chép mà Chương trình h p tác trên ñã lên
ñã ti n hành phép ño này nhưng ñây là l n k ho ch nh t ñ nh s góp ph n làm sáng t
ñ u tiên có th thu ñư c ñ chính xác cao tình tr ng hi n nay. Các k t qu m i s có
như v y, nh lư ng d li u kh ng l mang vào ñ u năm t i.
l i b i ñ r i r t cao c a LHC.
Ngu n: CERN
“Chúng tôi ñã quan sát th y nh ng mode
phân h y c a D0, m t h t c u t o g m m t
http://thuvienvatly.com | 34
B n tin V t lý tháng 12/2011
Thí nghi m m i ng h
kh ng ñ nh neutrino siêu
sáng
Các nhà v t lí thu c thí nghi m OPERA
Italy v a công b nh ng k t qu sơ b c a
m t thí nghi m m i có v như xác nh n k t
qu trư c ñây c a h r ng neutrino có th
chuy n ñ ng nhanh hơn t c ñ ánh sáng.
H i tháng 9, chương trình h p tác OPERA
ñã loan báo r ng các neutrino truy n ñi 730
km dư i lòng ñ t t phòng thí nghi m v t
lí h t CERN Th y Sĩ ñ n phòng thí Máy dò h t OPERA. ( nh: INFN)
nghi m Gran Sasso Italy – dư ng như
chuy n ñ ng nhanh hơn t c ñ ánh sáng – Nhi u nhà v t lí nghi ng m t sai s h
cái trái ngư c v i thuy t tương ñ i ñ c bi t th ng là nguyên nhân c a s vư t quá t c
Einstein. ñ neutrino. M t v n ñ ñã s m ñư c làm
rõ là nh hư ng c a ñ dài c a các xung
M c dù m t s lí thuy t cho phép nh ng neutrino ñ i v i k t qu . Trong thí nghi m
t c ñ siêu sáng ñ i v i neutrino, nhưng ban ñ u, các xung t n t i trong 10,5 s và
nhi u ngư i trong c ng ñ ng v t lí v n cách nhau 50 ms, và m t s nhà phê bình
hoài nghi k t qu trên. Không bao lâu sau cho r ng nh ng xung r ng như th có th
khi k t qu ñư c công b , m t bài báo gây ra m t sai s h th ng trong phép ño
ñăng trên t p chí Physical Review Letters th i-gian-chuy n-ñ ng.
ñã tranh lu n r ng b t kì neutrino siêu sáng
nào phát hi n ra t i Gran Sasso ñ u ph i có M i l n m t neutrino
m t ph năng lư ng riêng bi t là k t qu
c a s phát b c x ki u Cerenkov c a các Trong thí nghi m m i nh t này, các xung
h t tích ñi n trên hành trình ñó – là cái v n neutrino gi m xu ng còn dài 3 ns và cách
không rõ ràng. Dư ng như cũng có m t s nhau t i 524 ns. H qu là thí nghi m v cơ
b t ñ ng trong n i b nhóm OPERA v b n kh o sát các neutrino ñ c thân thay vì
nh ng k t qu trên, r ng có nên ki m tra các chùm neutrino. “V i lo i chùm m i t o
n i b thêm trư c khi cho công b trên m t ra b i máy gia t c c a CERN, chúng tôi ñã
t p chí ñánh giá ngang hàng hay không. có th ño chính xác th i gian chuy n ñ ng
c a t ng neutrino m t”, phát bi u c a
Dario Autiero thu c Vi n V t lí H t nhân
Lyon Pháp.
Thí nghi m m i nh t này bao hàm 20
neutrino, thay vì 16.000 ñã nghiên c u
trong phân tích trư c ñây. Tuy nhiên,
Autiero kh ng ñ nh phép ño m i trên mang
l i ñ chính xác có th sánh v i nghiên c u
http://thuvienvatly.com | 35
B n tin V t lý tháng 12/2011
trư c ñây. “Ngoài ra, phép phân tích còn OPERA v m t s tr th i gian gi ng như
ñơn gi n hơn và ít ph thu c hơn vào s ño v y v i m t c u trúc chùm khác ch cho
c u trúc th i gian c a các xung proton và th y là không có v n ñ gì v i c u trúc
m i liên quan c a nó v i cơ ch s n sinh t ng ñ t c a chùm h t”, bà nói. “Nó không
neutrino”, ông nói. Tuy nhiên, Autiero b giúp tìm hi u xem có s tr h th ng nào
sung thêm r ng c hai k t qu ñòi h i có ñã b b sót hay không”.
thêm s ñánh giá kĩ lư ng.
Nghiên c u ñã có b n th o ñăng trên trang
Jenny Thomas thu c MINOS – m t thí arXiv.
nghi m neutrino tương t t i Fermilab
Mĩ – tán thành ý ki n trên. “Quan sát c u Ngu n: physicsworld.com
ðư ng d n chùm h t Máy Va ch m Hadron L n. ( nh: CERN)
LHC có th làm sáng t v nh ng neutrino siêu sáng
K t qu m i ñây v nh ng neutrino dư ng như chuy n ñ ng nhanh hơn ánh sáng có th ñư c
ki m tra t i Máy Va ch m Hadron L n (LHC) – ñó là theo m t c p ñôi nghiên c u Mĩ. M c
dù c máy gia t c h t c a châu Âu không có kh năng xác nh n ho c bác b hoàn toàn k t qu
http://thuvienvatly.com | 36
B n tin V t lý tháng 12/2011
trên, nhưng nó s có th ki m tra m t cơ ch ñư c cho là x y ra khi các neutrino chuy n ñ ng
nhanh hơn ánh sáng.
K t qu v nh ng neutrino có th chuy n ñ ng nhanh hơn ánh sáng xu t hi n h i tháng 9, khi
các nhà v t lí t i thí nghi m OPERA Italy báo cáo r ng các neutrino truy n ñi 730 km dư i
lòng ñ t dư ng như ñ n ñích s m hơn 60 ns. N u k t qu trên là ñúng, thì nó s mâu thu n v i
thuy t tương ñ i ñ c bi t Einstein, lí thuy t phát bi u r ng t c ñ ánh sáng là t c ñ t i ña có
th có.
Th t v y, nhi u nhà v t lí ñã trình bày r ng k t qu OPEAR là không tương thích v i m t
hành tr ng neutrino ñã ñư c báo cáo khác. Vào năm 1987, ch ng h n, m t làn sóng neutrino
ñi t i Trái ñ t là k t qu c a m t v n sao siêu m i xa ñ n s m ba gi trư c khi các nhà
thiên văn nhìn th y ánh sáng phát ra t s ki n ñó. Tuy nhiên, n u các neutrino là siêu sáng
như k t qu OPERA ñ xu t, thì s t i nơi c a chúng s s m hơn không ph i là ba gi , mà là
hơn ba năm.
Trút tháo năng lư ng cao
H i cu i tháng 9, các nhà lí thuy t Sheldon Glashow và Andrew Cohen t i trư ng ð i h c
Boston Mĩ ñã nêu ra m t v n ñ có kh năng khác. H ñã phát tri n m t khuôn kh lí thuy t
trong ñó cho phép các neutrino chuy n ñ ng hơi nhanh hơn ánh sáng m t chút, phù h p v i
k t qu OPERA. Tuy nhiên, h nh n th y khuôn kh ñó m ra nh ng quá trình khác mà cơ s
v t lí h t thông thư ng s c m ñoán. ð c bi t, theo Glashow và Cohen, m t neutrino siêu sáng
s có th phân h y thành m t c p electron-positron c ng v i m t neutrino năng lư ng th p
hơn. K t qu là ph neutrino t i OPERA s trút tháo nh ng năng lư ng cao – nhưng ñây
không ph i là cái nhóm h p tác OPERA tìm th y.
Nay Hooman Davoudiasl thu c Phòng thí nghi m qu c gia Brookhaven New York và
Thomas Rizzo thu c Phòng thí nghi m qu c gia SLAC California ñã kh o sátlaij lí thuy t
c a Glashow và Cohen. ðúng là khuôn kh trên s d n t i s phân h y neutrino trong chân
không, theo Davoudiasl và Rizzo cho bi t, nhưng các neutrino OPERA ñang chuy n ñ ng ch
y u trong ñ t ñá. Có l vì lí do gì ñó mà ñá ñã ngăn s phân h y ñó – ch ng h n b ng cách
làm cho các neutrino bi n ñ i hay “dao ñ ng” thành nh ng lo i khác nhau – có nghĩa là khuôn
kh lí thuy t c a Glashow và Cohen v n s tương thích v i k t qu OPERA.
N u ñúng như th , thì cơ ch c a Glashow và Cohen s ki m ch ng ñư c nh ng nơi khác,
ñáng chú ý là t i LHC, theo Davoudiasl và Rizzo. Các neutrino ñư c t o ra trong máy gia t c
h t, ch n5g h n khi các quark top năng lư ng cao phân h y, nhưng chúng thư ng không ñư c
quan sát th y vì chúng ñi xuyên th ng qua máy dò h t. Nhưng n u cơ ch c a Glashow và
Cohen là ñúng, thì m t s neutrino s t phân h y, nơi cách ch chúng sinh ra ch ng m t
mét. ð i v i nh ng ai ñang nghiên c u v t ñư ng ñi c a h t, thì s phân h y này s bi u l
dư i d ng m t c p electron-positron giàu năng lư ng xu t hi n ñ t ng t, như th t hư vô.
“ðây là m t tín hi u khá d phát hi n ra t i LHC”, Rizzo nói.
“Dùng máy ñóng c c ñ ñ p tr ng”
http://thuvienvatly.com | 37
B n tin V t lý tháng 12/2011
Glashow và Cohen tán thành v i phân tích c a Davoudiasl và Rizzo. Tuy nhiên, h nghĩ như
th là hơi phí công: m c dù m t k t qu dương tính s nghiêng v s t n t i c a các neutrino
siêu sáng, nhưng k t qu chung s ch ñ xu t r ng khuôn kh lí thuy t ñó là có ch h ng. M t
khác, nh ng thí nghi m “ñư ng cơ s dài” khác, ví d như thí nghi m MINOS t i Fermilab
Mĩ, th t s có kh năng bác b k t qu OPERA. Thí nghi m c a Davoudiasl và Rizzo s
“gi ng như vi c dùng máy ñóng c c ñ ñ p tr ng”, theo l i Glashow.
Rizzo tán thành r ng m t thí nghi m ñư ng cơ s dài – nghĩa là, m t thí nghi m ki u OPERA
khác phát hi n ra nh ng neutrino g i ñi xa nhi u km – là phương án t t nh t. Nhưng ông cho
bi t có th m t hơn m t năm cho m t thí nghi m như th ñư c th c hi n v i sai s th ng kê
h p lí. “Trong khi ch ñ i, phương án ñó h p d n t a như nhi u phép ki m tra khác, m c dù
ph thu c mô hình, s d ng càng nhi u kĩ thu t càng t t”, ông nói. Rizzo b sung thêm r ng
nh ng b cơ s d li u hi n có t các thí nghi m ATLAS và CMS c a LHC s ti t l các phân
h y neutrino, n u như chúng t n t i. “Có kh năng thu ñư c nh ng k t qu như th trong vòng
vài ba tháng t i”, ông nói.
K t qu s công b trên t p chí Physical Review D và ñã có m t b n th o trên arXiv.
Ngu n: physicsworld.com
m c: l c hút mao d n c a cái bút; l c mao
M c vi t bám dính lên gi y d n c a các l nh trong gi y; su t căng b
như th nào m t c a m c; và ñ nh t c a m c. Khi cái
bút ñang di chuy n thì t c ñ c a cái bút là
Trong khi loài ngư i ñã bi t vi t ít nh t là m t y u t th năm.
5000 năm r i, nhưng chúng ta v n có ít
ki n th c ñ n khó ng v cơ s v t lí làm Lí thuy t c a ñ i nghiên c u trên ñ nh
th nào m c di chuy n t bút sang gi y. nghĩa m t cái bút nh là m t ng mao d n
Nay các nhà v t lí Hàn Qu c và Mĩ v a ñơn gi n, không khác gì v i nh ng c ng
nêu ra m t lí thuy t – ñư c thí nghi m h u rơm r ng mà ngư i Ai C p c ñ i ñã dùng
thu n – ñ xu t r ng t c ñ ch y c a m c ñ t o ra nh ng b n ghi chép trên gi y cói.
ph thu c vào s kéo co gi a tính ch t mao Các nhà nghiên c u xem t gi y là m t ma
d n c a bút và c a gi y. tr n g m nhi u ng tr . T gi y thô ráp
ñư c mô ph ng dư i d ng nh ng c t h p,
ð i nghiên c u, ñ ng ñ u là Ho-Young x p sít nhau, còn nh ng c t ng n hơn, r ng
Kim thu c trư ng ð i h c qu c gia Seoul, hơn, cách ñ u nhau hơn ñư c dùng ñ mô
xét hai k ch b n: v t bôi và ñư ng k . V i t g n ñúng t gi y nh n. Trong khi t gi y
cái bút ñ ng yên, các nhà nghiên c u nh n th t ra là m t ma tr n g m nh ng s i
ra b n y u t chính nh hư ng ñ n dòng cellulose ph c t p hơn nhi u, ñ i nghiên
http://thuvienvatly.com | 38
B n tin V t lý tháng 12/2011
c u cho r ng nh ng ma tr n như v y lái 10 ñ n 20 m. Các ng mao d n ñư ng
ch t l ng qua nh ng cơ ch tương t cho kính 0,5-1 mm ñóng vai trò ngòi bút, ch a
phép t gi y hút m c t cây bút. ñ y dung d ch glycerine v i n ng ñ khác
nhau dùng làm m c gi . ð i nghiên c u
quay phim l i s v y m c thành ñ m và v
các ñư ng nét, tìm th y d li u phù h p
v i mô hình c a h .
Sau c thiên niên k ghi ghép, có l b n
nghĩ s ch ng có gì b t ng trong nh ng
k t qu này, nhưng Kim cho bi t hình d ng
c a m c phía trư c ngòi bút ñang di
chuy n là m t b t ng . “Chúng tôi ñã
ch ng minh th t ra ñó là hình parabol –
ñ p m t cách ñơn gi n nhưng ch ng ai d
Vi t l i các ñ nh lu t v t lí. ( nh: ñoán trư c c ”, ông lí gi i. Nguyên nhân
iStockphoto.com/pavila) có hình parabol là vì các l nh phía
trư c ngòi bút ñang di chuy n hút l y kh i
S c hút m c, còn nh ng l nh phía sau thì ñã
mao d n ñ y ng.
Nh ng cái h c nh trong t gi y có s c hút
mao d n l n hơn l c hút c a cái ng r ng ð t bút lên gi y
hơn c a cái bút, nhưng nh ng cái l r t nh
cũng c n tr dòng ch y c a m c. Mi n là Ki m tra nh ng ñ nh lu t ñ nh lư ng c a
các l nh trong ch t li u không r ng hơn h v i m t cái bút và t gi y th t, các nhà
khe h ngòi bút, thì ch t li u thô s hút nghiên c u gi m t ngòi bút ñư ng kính
m c nhanh hơn. ði u này cũng gi i thích 0,1 mm trên t gi y bình thư ng trong 2 s.
t i sao ngư i ta khó dùng bút vi t lên m t H d ñoán m t v t ñ m bán kính 3 mm,
mi ng th y tinh – không có nh ng l nh , trông ñ i b r ng ñư ng k 0,82 mm v i
b m t th y tinh không th hút l y m c. cái bút ñang di chuy n 5 mm s-1. B r ng
Trái l i, ngòi bút r ng hơn có m c mao d n ñư ng k th t s khá g n, 0,7 mm, còn v t
nh hơn, nên chúng cho m c thoát ra d ñ m thì chưa b ng m t n a kích c d
dàng hơn. ð i v i b n thân m c vi t, su t ñoán, nó ch 1,3 mm. ð i nghiên c u gi i
căng b m t l n cho phép nó làm m t thích s khác bi t là do s ph ng gi y.
gi y ho c ma tr n c t r ng m t cách hi u Không gi ng như silicon r n ch c, các s i
qu hơn, còn ñ nh t cao làm cho nó cellulose bi n d ng khi chúng th m ch t
chuy n ñ ng ch m l i. ð i nghiên c u ñã l ng, do ñó làm tăng kích c c a các l nh .
ñúc k t nh ng m i liên h này, c ng v i
th i gian cái bút ti p xúc v i gi y, thành Laurent Courbin thu c trư ng ð i h c
nh ng ñ nh lu t ñ nh lư ng. Rennes, Pháp, mô t nghiên c u trên là thú
vui ñã ñánh vào trái tim c a ngành v t lí
Nhóm c a Kim ñã xác nh n nh ng mô h c. “M c tiêu c a m t nhà v t lí nhà nh n
hình trên b ng cách t o ra cái bút và t ra nh ng bài toán thú v cho ñ n nay chưa
gi y lí tư ng hóa trong phòng thí nghi m. ñư c hi u rõ và làm cho nh ng bài toán ñó
Các nhà nghiên c u kh c mi ng bánh x p có th hi u ñư c b ng cách s d ng nh ng
silicon thành nh ng t p h p c t d c có mô hình lí thuy t ñơn gi n nh t có th có,”
ñư ng kính, chi u cao và kho ng cách t
http://thuvienvatly.com | 39
B n tin V t lý tháng 12/2011
ông nói. “Khi nh ng nghiên c u như th Nghiên c u s công b trên t p chí
ñ ng ñ n nh ng hi n tư ng v t lí mà chúng Physical Review Letters.
ta g p hàng ngày trong cu c s ng, thì công
vi c c a chúng tôi còn ñáng giá hơn n a!” Ngu n: physicsworld.com
Ràng bu c m i nh t v
kh i lư ng c a v t ch t t i
Các nhà khoa h c v a ñ t ra gi i h n m nh
m nh t t trư c ñ n nay ñ i v i kh i
lư ng c a h t v t ch t t i, n u như nó th t
s t n t i trong vũ tr .
Trong m t bài báo s ra ngày 01/12 c a t
Physical Review Letters, phó giáo sư
trư ng ð i h c Brown Savvas Các nhà v t lí t i trư ng ð i h c Brown ñã nghiên
Koushiappas và nghiên c u sinh Alex c u b y thiên hà lùn, khoanh tròn màu tr ng. Các
Geringer-Sameth trình bày r ng v t ch t t i quan sát cho th y nh ng thiên hà lùn này ch a ñ y
v t ch t t i vì chuy n ñ ng sao c a chúng không th
ph i có kh i lư ng l n hơn 40 giga
gi i thích hoàn toàn b i riêng kh i lư ng c a chúng,
electronvolt trong các va ch m v t ch t t i khi n chúng là nơi lí tư ng ñ tìm ki m các tín hi u
liên quan ñ n nh ng quark n ng. (Kh i phân h y v t ch t t i. nh: Koushiappas và
lư ng c a các h t sơ c p thư ng ñư c bi u Geringer-Sameth, ð i h c Brown
di n theo electronvolt) S d ng d li u ñã
công b r ng rãi t m t thi t b g n trên Các s ño th c nghi m trên là quan tr ng
Kính thiên văn vũ tr tia gamma Fermi c a vì chúng làm phát sinh s ng v c v
NASA và m t phương pháp th ng kê m i nh ng k t qu m i ñây t các chương trình
l , c p ñôi tác gi Brown ñã ràng bu c kh i nghiên c u v t ch t t i báo cáo r ng ñã
lư ng c a các h t v t ch t t i b ng cách phát hi n ra h t v t ch t khó n m b t y
tính ra t c ñ h y l n nhau c a các h t trong nh ng thí nghi m dư i lòng ñ t.
trong nh ng thiên hà lùn quay xung quanh Nh ng nhóm h p tác ñó - DAMA/LIBRA,
D i Ngân hà. CoGeNT và CRESST – cho bi t h ñã tìm
th y v t ch t t i v i kh i lư ng t 7 ñ n 12
“Cái chúng tôi tìm th y là n u kh i lư ng GeV, nh hơn gi i h n xác ñ nh b i các
c a m t h t nh hơn 40 GeV thì nó không nhà v t lí Brown.
th là h t v t ch t t i”, Koushiappas nói.
“N u như kh i lư ng c a h t v t ch t t i là
nh hơn 40 GeV, thì có nghĩa là lư ng v t
ch t t i trong vũ tr ngày nay s nhi u ñ n
m c vũ tr s không giãn n t c ñ ngày
m t nhanh mà chúng ta th y”, Koushiappas
nói. Ông mu n nh c t i Gi i Nobel V t lí
http://thuvienvatly.com | 40
B n tin V t lý tháng 12/2011
năm 2011 ñã trao cho khám phá r ng s Koushiappas và Geringer-Sameth th c ra
giãn n c a vũ tr ñang tăng t c. ñã ñ o ngư c chu i ph n ng phân h y.
H chú ý vào b y thiên hà lùn mà các quan
M t cách ñ c l p, nhóm h p tác Fermi- sát cho th y có ch a ñ y v t ch t t i vì
LAT ñã ñi t i nh ng k t qu tương t , s chuy n ñ ng sao c a chúng không th gi i
d ng m t phương pháp lu n khác. Các bài thích hoàn toàn b ng riêng kh i lư ng c a
báo c a nhóm Brown và nhóm Fermi s chúng. Nh ng thiên hà lùn này còn b tư c
cùng công b trên m t s ra c a t p chí m t ph n l n ch t khí hydrogen và v t ch t
Physical Review Letters. thông thư ng khác, nghĩa là chúng mang
l i m t căn l u tr ng ñ quan sát t t hơn
Các nhà v t lí tin r ng nh ng th có th v t ch t t i và các hi u ng c a nó. “Có
nhìn th y – các hành tinh, sao, thiên hà, và m t t s tín-hi u-trên-nhi u cao. Chúng là
m i th khác – ch chi m 4% vũ tr . Các nh ng h th ng rõ ràng”, Koushiappas nói.
quan sát cho th y v t ch t t i chi m
kho ng 23% vũ tr , trong khi ph n còn l i C p ñôi tác gi ñã phân tích d li u tia
là năng lư ng t i, l c mà ngư i ta là gamma thu th p trong hơn ba năm qua b i
nguyên nhân gây ra s giãn n tăng t c c a kính thiên văn Fermi ñ ño s lư ng
vũ tr . V n ñ là v t ch t t i và năng lư ng photon trong nh ng thiên hà lùn ñó. T s
t i không phát ra b c x ñi n t gi ng như lư ng photon, các nhà nghiên c u Brown
các ngôi sao và hành tinh; chúng ch có th ñã có th xác ñ nh t c ñ sinh quark, thành
ñư c “nhìn th y” qua các hi u ng h p d n ra cho phép h thi t l p nh ng ràng bu c
c a chúng. ð c trưng di n m o c a nó và ñ i v i kh i lư ng c a nh ng h t v t ch t
kh i lư ng n ng c a nó là nh ng nguyên t i và t c ñ mà chúng phân h y.
nhân chính lí gi i t i sao v t ch t t i ñư c
cho là m t h t n ng tương tác y u (WIMP), Geringer-Sameth ñã phát tri n m t khuôn
khi n ngư i ta r t khó nghiên c u nó. kh th ng kê ñ phân tích s li u và sau ñó
áp d ng nó cho các quan sát thiên hà lùn.
Cái các nhà v t lí th t s bi t là khi m t “ðây là th i kh c r t hào h ng trong cu c
WIMP và m t ph n h t c a nó va ch m tìm ki m v t ch t t i, vì nhi u công c th c
trong m t quá trình g i là s h y c p, thì nghi m cu i cùng ñã b t k p v i các lí
s n ph m sinh ra g m nh ng quark n ng và thuy t ñ ng v ng lâu ngày v v t ch t t i
lepton. Các nhà v t lí còn bi t r ng khi m t th t ra là cái gì”, Geringer-Sameth trư ng
quark và m t ph n quark c a nó h y nhau, ð i h c New York nói. “Chúng tôi ñang
chúng t o ra m t dòng h t g m các photon, b t ñ u th t s ñưa nh ng lí thuy t này vào
hay ánh sáng. ki m tra”.
Ngu n: ð i h c Brown
http://thuvienvatly.com | 41
B n tin V t lý tháng 12/2011
‘Siêu b t’ t o ra tia vũ tr
M t cái b t kh ng l g m ch t khí loãng, nóng b ng, v a ñư c làm rõ là m t ngu n phát tia
vũ tr - nh ng h t bí n liên t c b n phá Trái ñ t. Vi c quan sát cái g i là siêu b t trên, v i b
ngang hơn 100 năm ánh sáng, ñư c th c hi n qua nh ng tia gamma thu th p b i v tinh Fermi
c a NASA và làm sáng t v ngu n g c c a tia vũ tr trong nh ng vùng ñang hình thành sao
kh i lư ng l n.
Tia vũ tr là nh ng proton, h t nhân, và electron năng lư ng cao t không gian bên ngoài ñi
t i Trái ñ t. K t khi chúng ñư c phát hi n ra h i năm 1912 b i nhà v t lí ngư i Áo Victor
Hess, các nhà khoa h c ñã tranh cãi không ng t v ngu n g c c a chúng và chúng ñư c tăng
t c như th nào. Truy n ñi g n t c ñ ánh sáng, chúng có th có năng lư ng cao nhi u b c
so v i cái ñ t ñư c trong nh ng c máy gia t c m nh nh t trên Trái ñ t.
Nhi u nhà khoa h c tin r ng tia vũ tr v i năng lư ng lên t i kho ng 1015 eV ñư c gia t c b i
nh ng sóng xung kích t o ra khi m t sao siêu m i (m t ngôi sao kh i lư ng l n phát n ) làm
b n v t ch t li u vào trong không gian nh ng t c ñ r t cao. D li u phân tích t phi thuy n
Advanced Composition Explorer c a NASA h i năm 2003 cung c p b ng ch ng gián ti p
r ng ít nh t có m t s tia vũ tr ñư c gia t c bên trong nh ng vùng hình thành sao kh i lư ng
l n, nơi có kho ng 80% tàn dư sao siêu m i cư trú. V tinh ñã ño hàm lư ng tương ñ i c a
nh ng ñ ng v khác nhau trong nh ng m u tia vũ tr ñi t i Trái ñ t, và nh n th y trong khi
b n ph n năm ch t li u này tương t v i cái tìm th y trong h m t tr i c a chúng ta, thì
kho ng m t ph n năm tương ng v i ch t li u do nh ng ngôi sao kh i lư ng l n b n v t ra.
nh minh h a kính thiên văn vũ tr Fermi LAT. ( nh: NASA)
http://thuvienvatly.com | 42
B n tin V t lý tháng 12/2011
S h u thu n tr c ti p hơn
Nghiên c u m i nh t mang l i s h u thu n tr c ti p hơn cho gi thuy t này. M t ñ i qu c t
g m các nhà thiên văn v t lí h c ñã phân tích d li u tia gamma ghi nh n b i Kính thiên văn
Di n tích L n g n trên v tinh Fermi, và tìm th y m t ngu n tia gamma m r ng phát ra t
bên trong vùng thu c chòm sao Cygnus. S phát tia gamma tr i r ng theo m t ñư ng ch ng
160 năm ánh sáng, gi a hai ñám sao kh i lư ng l n, m t ñám ch a hơn 500 ngôi sao l n và
nhóm kia ch a kho ng 75 sao.
Nh ng ngôi sao kh i lư ng l n ñư c hình thành bên trong nh ng ñám mây khí ñ m ñ c và khi
chúng l n lên chúng phún x v t ch t d ng gió sao và khi chúng phát n dư i d ng sao siêu
m i. Áp su t c a nh ng s phún x này ñ y ch t khí ra xa ngôi sao, t o ra nh ng h c tr ng,
hay nh ng cái b t, xung quanh chúng. Nh ng cái b t này có th l n lên cho ñ n khi chúng
h p nh t v i nh ng cái b t t nh ng ngôi sao láng gi ng, vì th t o nên siêu b t.
Các nhà nghiên c u Fermi tin r ng tia gamma mà h quan sát th y là k t qu c a tia vũ tr
sinh ra bên trong m t siêu b t sau ñó tương tác v i ch t khí và ánh sáng ch a bên trong b t.
Các nhà thiên văn v t lí s d ng nh ng tia gamma như th ñ quan sát hành tr ng c a tia vũ
tr b i vì, không gi ng như tia vũ tr , tia gamma không b l ch b i t trư ng th m ñ m trong
không gian, và do ñó ngu n g c c a chúng d ñ nh v hơn.
Quan ñi m cho r ng v tinh Fermi ñang nhìn th y nh ng tia vũ tr ñư c t o ra bên trong siêu
b t Cygnus nh n ñư c s ng h b i s lư ng tương ñ i l n c a nh ng photon năng lư ng
cao mà nó phát hi n ra. Ph tia gamma “c ng” này cho th y tia vũ tr ñư c gia t c g n nơi
chúng sinh ra tia gamma, t c là bên trong siêu b t. S phát x tia gamma do tia vũ tr t o ra
trong vùng láng gi ng c a Trái ñ t, trái l i, có m t ph “m m” vì tia vũ tr ñã truy n ñi xa
ngu n phát c a chúng hơn và ñã m t năng lư ng trong quá trình ñó.
“B ng ch ng ch c ch n” ñ u tiên
“ðây là l n ñ u tiên chúng ta có b ng ch ng ch c ch n c a ngu n g c tia vũ tr bên trong
nh ng vùng ñang hình thành sao kh i lư ng l n”, phát bi u c a thành viên nhóm Luigi
Tibaldo thu c trư ng ð i h c Padua Italy. “ðây là m t bư c ti n quan tr ng trong vi c tìm
hi u bí n c a tia vũ tr .”
Bư c ti p theo là xác ñ nh rõ cái gì ñang gây ra s gia t c. Như Tibaldo gi i thích, th ph m
có th là nh ng sóng xung kích t o ra b i nh ng tàn dư sao siêu m i, ho c là tác d ng chung
c a nhi u sóng xung kích khác nhau. Vi c làm sáng t câu h i này s ñòi h i nh ng quan sát
phân gi i cao hơn c a siêu b t Cugnus, cũng như nh ng mô hình tinh vi hơn c a s gia t c
siêu b t và có thêm d li u t nh ng vùng ñang hình thành sao kh i lư ng l n khác, c n m
bên trong l n bên ngoài thiên hà c a chúng ta, Tibaldo nói.
Tuy nhiên, Tibaldo cho r ng s gia t c siêu b t như th t nó không th lí gi i bí n tia vũ tr .
ðó là vì sóng xung kích t o ra b i nh ng tàn dư sao siêu m i hay nh ng ñám sao kh i lư ng
l n không không ñ m nh ñ gia t c tia vũ tr lên nh ng năng lư ng cao nh t mà chúng ñã
ñư c quan sát th y – 1020 eV và cao hơn n a.
http://thuvienvatly.com | 43
B n tin V t lý tháng 12/2011
Alan Watson thu c trư ng ð i h c Leeds, không ph i ngư i thu c ñ i Fermi, tin r ng nh ng
k t qu m i trên là “m t khám phá quan tr ng” trong ngành v t lí tia vũ tr vì, ông nói, “rõ
ràng các nhà nghiên c u ñã xác l p r ng có nh ng h t m i ñư c gia t c trong vùng siêu b t
ñó,” nhưng ông cho r ng “v n còn nh ng câu h i”, ví d như các h t ñư c gia t c ñó là proton
hay electron. “Th t không may, không có v gì là v n ñ ngu n g c c a vũ tr hoàn toàn ñư c
gi i quy t ñúng d p k ni m trăm năm vào tháng 8 năm 2012,” ông nói.
Nghiên c u công b trên t p chí Science 334 1103.
Ngu n: physicsworld.com
Xe t hành Curiosity tr giá 2,5 t ñô la s giúp xác ñ nh xem s s ng có t ng phát sinh trên hành tinh ñ hay
không, ñ ng th i mô t ñ c trưng ñ a ch t và khí h u H a tinh. ( nh: NASA)
Curiosity lên ñư ng ñi sao H a
Phi thuy n to nh t và tân ti n nh t t ng g i lên sao H a ñã lên ñư ng trót l t th ng ti n ñ n
hành tinh ñ sau khi c t cánh thành công trên tên l a Atlas V t i Trung tâm Vũ tr Kennedy
http://thuvienvatly.com | 44
B n tin V t lý tháng 12/2011
Florida lúc 10.02 sáng, gi ñ a phương, hôm 26 tháng 11. Phi thuy n n ng 900 kg, s d ng
năng lư ng h t nhân, mang tên Curiosity (Hi u kì), s h cánh xu ng H a tinh vào ngày 6
tháng 8 năm 2012, sau m t hành trình kéo dài 9 tháng. Nó ñư c thi t k ñ xác ñ nh xem s
s ng có t ng phát sinh trên hành tinh ñ hay không, ñ ng th i mô t ñ c trưng ñ a ch t và khí
h u H a tinh.
Tr giá 2,5 t ñô la, Curiosity s mang mư i thi t b khoa h c, bao g m các camera và quang
ph k , ñ xác ñ nh thành ph n b m t H a tinh và n l c tìm ki m nh ng viên g ch c u trúc
hóa h c c a s s ng. Phi thuy n s s d ng m t mũi khoan và cái x ng t i ñ u cánh tay rô bôt
c a nó ñ thu gom ñ t và nh ng m u ñá m n, r i ñưa vào nh ng thi t b g n trong c a nó.
M t s thi t b chưa t ng ñư c s d ng b i nh ng s m nh sao H a trư c ñây. M t trong s
này – ChemCam – s chi u m t laser bư c sóng 1067 nm và công su t 10 MW t p trung 15
mJ năng lư ng lên m t v t ñá m t mili mét ñ phá v nó. Sau ñó, Curiosity s thu gom và
phân tích quang ph c a ánh sáng phát ra b i hòn ñá ñã bay hơi ñó ñ nghiên c u thành ph n
hóa h c c a nó.
Trong s m nh hai năm c a nó, phi thuy n cũng s mô t ñ c trưng b c x tìm th y g n b
m t H a tinh ñ xác ñ nh kh năng s ng sót và s che ch n c n thi t cho nh ng ñoàn thám
hi m tương lai. Thay vì ch s d ng các t m pin m t tr i ñ c p ngu n, Curiosity cũng s ñư c
c p nhiên li u b i m t b pin plutonium, nó s phát ñi n t nhi t t a ra c a phân rã phóng x .
“Curiosity là xe t hành ñ u tiên ñư c thi t k ñ v a là m t nhà ñ a ch t tr c ti p v a là m t
phòng thí nghi m di ñ ng”, phát bi u c a Aileen Yingst, nhà nghiên c u chính y quy n cho
m t camera g n trên cánh tay rô bôt c a phi thuy n – Mars Hand Lens Imager. “Nó có nhi u
ñ c trưng c a nh ng xe t hành khác, nhưng nó còn có nh ng thi t b s cho phép nó tìm ki m
b ng ch ng c a các h p ch t carbon trong các m u v t.”
H cánh nh tên l a
Khu v c h cánh m c tiêu c a Curiosity là mi ng h Gale – m t lòng chão r ng 150 km ñư c
cho là kho ng 3,5 t năm tu i. Curiosity, n ng g p năm l n các xe t hành Spirit và
Opportunity ñã tri n khai trên sao H a trong b y năm qua, s ki m tra m t ki u h cánh m i l
vì nó quá n ng ñ tri n khai các túi khí kìm hãm s ñi xu ng c a nó như các xe t hành sao
H a trư c kia ñã làm.
Thay v y, Curiosity s ñi vào khí quy n H a tinh trong m t cái v b c s b o v nó trư c
nhi t lư ng l n. Sau ñó, v b c s tri n khai m t cái dù m t khi nó cách b m t 10 km, sau
ñó t m ch n nhi t s rơi xu ng và m t t ng tên l a h ñ cao, ñ t tên là “vòi tr i”, s s d ng
tên l a ñ làm ch m hành trình c a phi thuy n ñi xu ng b m t.
M t khi cách b m t 1,8 km, Curiosity, cũng v i vòi tr i g n v i nó, s tách kh i v b c và
t t h cánh xu ng b m t. Phi thuy n phía trên sau ñó s h Curiosity xu ng b m t qua ba
s i dây d t khi nó treo cách m t ñ t kho ng 20 m. NASA hi v ng vòi tr i có th s d ng trong
m t s m nh có ngư i lái trong tương lai ñ n hành tinh ñ .
http://thuvienvatly.com | 45
B n tin V t lý tháng 12/2011
NASA ñang th nghi m m t cách m i h cánh phi thuy n Curiosity trên sao H a. ( nh: NASA)
"[Curiosity] s cho chúng ta bi t nh ng th quan tr ng mà chúng ta c n ñ bi t v sao H a; và
trong khi nó mang ti n b ñ n cho khoa h c, chúng tôi v n ñang nghiên c u kh năng cho m t
s m nh có con ngư i lên hành tinh ñ và nh ng ñích ñ n khác mà chúng ta chưa t ng ñ n”,
qu n tr viên NASA Charles Bolden phát bi u sau khi ch ng ki n Curiosity c t cánh lên sao
H a.
Ngu n: physicsworld.com
http://thuvienvatly.com | 46
B n tin V t lý tháng 12/2011
ph n neutrino dư ng như x y ra m tt c
ð xu t tìm ki m neutrino ñ nhanh hơn trông ñ i.
th tư
Các nhà v t lí bi t r ng neutrino (và ph n
neutrino) có ba mùi: electron, muon và tau.
Trong m t s thí nghi m, các nhà nghiên
c u ñã phát hi n ra t ng mùi neutrino và
th m chí còn quan sát chúng chúng “dao
ñ ng” t i lui gi a các mùi. Nhưng b t ñ u
vào ñ u th p niên 1990, m t s thí nghi m
còn cho th y m t s d thư ng: các ph n
muon neutrino dao ñ ng thành ph n
electron neutrino t c ñ cao hơn 3% so
v i d ñoán. Các nhà v t lí có th hóa gi i
s không nh t quán này b ng cách b sung
thêm m t neutrino th tư v i m t kh i
lư ng nh t ñ nh, m c dù m t ñ ng thái như
th s ñòi h i s a ñ i Mô hình Chu n, lí Trong m t th nghi m ñã ñ xu t cho neutrino th
thuy t h t h nguyên t ñã m t nhi u th p tư, m t ngu n ph n electron neutrino nh (màu
xanh) ñ t t i chính gi a c a m t máy dò ch t l ng
niên m i xây d ng nên. Trong m t nghiên nh p nháy c l n s ñư c dùng ñ b n phá t m bia.
c u m i, m t ñ i g m các v t lí nghĩ r ng ðư ng cong màu ñ th hi n s dao ñ ng c a t c
ñã ñ n lúc ñưa câu h i s t n t i c a m t ñ ph n neutrino là m t hàm c a kho ng cách bên
neutrino th tư ra ki m tra th c nghi m. trong máy dò. N u s b n phá sinh ra neutrino vô
sinh, thì tương tác c a các ph n electron neutrino s
th hi n m t s ñi u bi n không gian vài ph n trăm
Trong nghiên c u c a h ñăng trên s ra trên vài mét. nh: L. Scola (CEA)
m i ñây c a t p chí Physical Review
Letters, Michel Cribier, và các ñ ng s , ñ Nhưng ñ ng cơ c a Cribier và các ñ ng tác
xu t m t thí nghi m s ti t l m t mùi th gi c a ông mu n th c hi n m t th
tư c a neutrino có th t s t n t i hay không. nghi m neutrino th tư n m nh ng k t
N u có thì nó s có nh ng hàm ý to l n qu c a m t nghiên c u g n ñây hơn, ñ nh
không ch ñ i v i n n khoa h c neutrino, lu t D thư ng Ph n Neutrino Lò ph n ng.
mà còn v i vi c tìm hi u nh ng viên g ch Trong m t nghiên c u m i ñây, các nhà v t
c u trúc c a v t ch t nói chung. lí t i y ban Năng lư ng Nguyên t Pháp
(CEA) iwr Saclay ñã tính l i t c ñ s n
Nh ng g i ý ñ u tiên r ng có cái gì ñó sinh ph n neutrino trong nh ng lò ph n
không thích h p xác ñ nh h i ñ u th p niên ng h t nhân ñã ñư c tính l n ñ u tiên h i
1990 t thí nghi m Máy dò Neutrino Ch t th p niên 1980. S d ng nh ng kĩ thu t c i
l ng Nh p nháy (LSND) t i Phòng thí ti n, các nhà khoa h c ư c tính t c ñ s n
nghi m qu c gia Los Alamos. Trong thí sinh ph n neutrino là cao hơn kho ng 3%
nghi m ñó, m t chùm ph n muon b n phá so v i d ñoán trư c ñây. Ngay c sau khi
vào m t t m bia, mang l i s lư ng dao ki m tra l i nh ng ư c tính m i ñó, v n
ñ ng ph n electron neutron cao hơn d còn có 3% ph n neutrino dư ra. H qu là
ñoán. Hay nói cách khác, các dao ñ ng chính các nhà v t lí ñó ñã phân tích l i hơn
20 k t qu thí nghi m neutrino lò ph n ng
http://thuvienvatly.com | 47
B n tin V t lý tháng 12/2011
trư c ñây, tìm th y có thêm nhi u khác bi t ñ ng gi a hai neutrino bình thư ng và
n a. neutrino vô sinh ñó. Như v y, d u hi u
th c nghi m c a m t neutrino vô sinh n m
L i gi i thích v t lí ñơn gi n nh t cho s d trong s quan sát tương tác c a các
thư ng này là s t n t i c a m t neutrino neutrino bình thư ng v i m t s ñi u bi n
th tư. Các nhà v t lí ñã ư c tính kh i năng lư ng và/ho c kho ng cách ñi u
lư ng c a neutrino th tư và còn xác ñ nh khi n b i s hòa tr n và kh i lư ng c a
nó là “vô sinh” vì nó không tương tác v i neutrino th tư. Kh i lư ng (c eV) và s
v t ch t qua l c tương tác y u gi ng như k t h p c a neutrino vô sinh có th gi i
nh ng neutrino khác. Tính ch t này s làm thích s d thư ng ph n neutrino lò ph n
cho neutrino th tư ñ c bi t khó phát hi n ng là các tương tác neutrino/ph n neutrino
ra; m t s nhà v t lí còn nghi ng nó có th có năng lư ng ñi n hình 1-2 MeV s gây ra
là m t ng c viên v t ch t t i. m t s ñi u khi n không gian vài ph n
trăm trên vài mét. Vì th , n u ñ t m t
V i quá nhi u ng ý v h t gi thuy t này, ngu n năng lư ng cư ng ñ m nh t i chính
Cribier và nhóm tác gi c a ông ñã ñ xu t gi a c a m t máy dò ch t l ng nh p nháy
m t s tìm ki m mà theo h s ki m tra rõ hình c u (xem hình minh h a), thì s phân
ràng s t n t i c a nó. Thí nghi m s chi u b xuyên t m c a ñ nh tương tác s l ch
m t ngu n ph n electron neutrino ñ ng kh i m t phân b ph ng v i m t s ñi u
hư ng 1,85 PBq (kho ng 10 gram, hay bi n d ng sin. Chu kì không gian t l
chưa t i 4 cm) vào m t t m bia n m gi a ngh ch v i kh i lư ng c a neutrino vô sinh
m t máy dò ch t l ng nh p nháy c l n trong khi biên ñ là m t hàm c a s k t
(LLSD). Nh ng máy dò có kh năng bao h p gi a neutrino th tư và electron
g m Borexino, KamLAND, và SNO+, neutrino bình thư ng.”
chúng ch a kho ng m t nghìn t n ch t
l ng nh p nháy c c kì tinh khi t bên trong Lasserre gi i thích r ng thí nghi m ñ xu t
m t b nylon hay acrylic. Máy phát ph n này s mang l i s ch c ch n nhi u hơn v
electron neutrino s bao g m m t ngu n s t n t i c a m t neutrino th tư so v i
phóng x như h t nhân cerium, m t s n nh ng thí nghi m khác do kích c nh hơn
ph m phân h ch thư ng g p t các lò ph n c a ngu n neutrino.
ng h t nhân có th trích ra t các thanh
nhiên li u ñã qua s d ng. ð thu ñư c “Th t khó kh o sát s dao ñ ng này b ng
m c có nghĩa nh t ñ nh, thí nghi m s ch y máy gia t c bình thư ng hay các thí
trong m t năm ròng. nghi m neutrino lò ph n ng vì chi u dài
dao ñ ng khá nh (m t vài mét ñ i v i các
N u s b n phá t m bia mang l i m t neutrno vài MeV),” ông nói. “M t ngu n
neutrino vô sinh, thì các nhà khoa h c có neutrino phóng x nh g n mang l i m t
th ño d u hi u dao ñ ng ñ c nh t vô nh cánh c a m i ñ tìm ki m nh ng dao ñ ng
c a nó ñ xác ñ nh s t n t i c a neutrino như th . Nh kích c không gian nh c a
ñó. ngu n, thí nghi m ñ xu t c a chúng tôi s
có kh năng th t s nhìn th y hành tr ng
“M t neutrino vô sinh, theo ñ nh nghĩa, dao ñ ng c a t c ñ tương tác ph n
không có kh năng gây ra m t tương tác neutrino là m t hàm c a bán kính máy dò
cho phép phát hi n tr c ti p ra nó”, ñ ng h t (như th là bên trong máy dò!). Không
tác gi Thierry Lasserre thu c CEA phát c n ph i d a trên ki n th c v ho t ñ ng
bi u. “Tuy nhiên, lí thuy t d ñoán s dao ngu n ñ n dư i ph n trăm; chúng tôi ñang
http://thuvienvatly.com | 48
B n tin V t lý tháng 12/2011
tìm ki m m t hành tr ng dao ñ ng tương nghi m s ñòi h i m t n l c h p tác r ng
ñ i bên trong máy dò.” l n. Các nhà nghiên c u ñã b t ñ u thương
thuy t v vi c tri n khai m t thí nghi m
M t trong nh ng khó khăn l n nh t trong như th .
m i thí nghi m neutrino là vi c lo i b n n
nhi u, chúng có th mang l i nh ng tín “Tôi ñang xin tài tr ñ hi n th c hóa
hi u gi m o. N n nhi u có th gây ra b i ngu n phát và t m ch n t phía y ban
môi trư ng, máy dò h t, ngu n ph n châu Âu cho giai ño n 2012-2018,”
neutrino, hay t m ch n c a ngu n. Do lo i Lasserre nói. “Ngoài ra, chúng tôi ñang
s ki n phân h y mà các nhà khoa h c th o lu n v i nh ng nơi ñ t máy dò h t,
phân tích (phân h y beta ngư c), liên quan ñ c bi t v i Borexino và KamLAND bày
ñ n m t th i gian tr nh t ñ nh, các nhà t s quan tâm trong d án ngu n m i này.
khoa h c gi i thích r ng thí nghi m này s ð u tháng 12, tôi s có m t Nh t B n v i
có l i th phát hi n h u như không có n n b n bu i seminar và th o lu n.”
nhi u.
Tham kh o: Michel Cribier, et al.
Thách th c kĩ thu t l n nh t c a thí “Proposed Search for a Fourth Neutrino
nghi m ñã ñ xu t là vi c t o ra ngu n with a PBq Antineutrino Source.” Physical
ph n neutrino và ch t o m t lá ch n kim Review Letters 107, 201801 (2011). DOI:
lo i dày bao xung quanh ngu n. Do nh ng 10.1103/PhysRevLett.107201801
thách th c này và ñòi h i nh ng máy dò c
nghìn t n, nên vi c hi n th c hóa thí Ngu n: PhysOrg.com
Curiosity có th xác nh n k t qu tìm th y s s ng trên sao
H a c a tàu Viking
M t trong nh ng khía c nh gây tranh cãi dai d ng nh t c a chương trình thám hi m sao H a là
k t qu c a các thí nghi m dò tìm s s ng c a thi t b h cánh Viking h i th p niên 1970.
Trong khi nh ng k t qu sơ b phù h p v i s có m t c a vi khu n (hay cái gì ñó gi ng như
v y) trong các m u ñ t, thì s thi u ch t h u cơ tìm th y b i nh ng thi t b khác bu c ña s
các nhà khoa h c ph i k t lu n r ng các ph n ng ki u s s ng ñó có kh năng nh t là k t qu
c a nh ng ph n ng hóa h c chưa bi t, ch không ph i s s ng. Tuy nhiên, Gilbert V. Levin,
m t trong nh ng nhà khoa h c chính làm vi c v i các thí nghi m Viking, v n ti p t c gi
quan ñi m cho r ng tàu Viking th t s ñã tìm th y s s ng trong ñ t sao H a. Ông còn nghĩ
r ng xe t hành Curiosity m i phóng lên có th s xác nh n ñi u này khi nó h cánh xu ng sao
H a vào mùa hè t i.
Curiosity không ph i là m t s m nh dò tìm s s ng ñư c thi t k chuyên bi t. Thay vào ñó,
nó ti p t c tìm ki m b ng ch ng c a s ñư c, c hi n nay l n trong quá kh . Nhưng nó có
http://thuvienvatly.com | 49
B n tin V t lý tháng 12/2011
th tìm th y b ng ch ng cho s s ng hay không? Levin tin r ng nó có th , gi a kh năng dò
tìm ch t h u cơ c a nó và các camera phân gi i cao c a nó.
ð a ñi m ti p ñ t c a tàu Viking 1 trên sao H a năm 1977. nh: NASA/JPL
L p lu n chính ch ng l i các kh ng ñ nh phát hi n s s ng là s thi u nh ng ch t h u cơ tìm
th y trong ñ t sao H a. Làm th nào có s s ng mà không có nh ng viên g ch c u trúc h u cơ?
Có kh năng ch t h u cơ ñã b phá h y b i b c x t ngo i m nh hay nh ng h p ch t hóa h c
khác có trong ñ t. Perchlorate có th làm như th , và sau ñó ñã ñư c s m nh Phoenix tìm
th y trong ñ t h i vài năm trư c, g n c c b c c a sao H a. B n thân các thí nghi m, nung ñ t
nhi t lư ng cao, có l ñã phá h y m i ch t h u cơ có m t (m t ph n c a nghiên c u là nung
ñ t lên ñ tiêu di t m i sinh v t và sau ñó nghiên c u các ch t khí gi i phóng còn l i, ñ ng
th i c p ch t dinh dư ng cho m i sinh v t gi ñ nh và phân tích ch t khí gi i phóng ra t ñ t).
N u Curiosity có th tìm th y ch t h u cơ, ho c trong ñ t ho c b ng cách khoan vào trong ñá,
thì theo Levin, nó s ng h cho trư ng h p ñã tìm th y s s ng trong các thí nghi m Viking
ban ñ u, vì chúng là “m nh còn thi u” c a câu ñ .
Còn v các camera thì sao? M i s s ng d ng vĩ mô, có kích c nhìn th y, s ñư c phát hi n.
Levin và ñ i c a ông còn tìm th y “nh ng m ng màu nhu m xanh” trên m t s kh i ñá g n
ñó. Khi ki m tra nh ng kh i ñá mang ñ a y trên Trái ñ t v i h th ng camera tương t s d ng
phân tích quang ph nhìn th y và ph h ng ngo i, các k t qu gi ng m t cách ñáng chú ý v i
cái nhìn th y trên sao H a. M t l n n a, nh ng k t qu l i gây tranh cãi r ng rãi, v i ña s các
nhà khoa h c nghĩ r ng nh ng m ng ñó là nh ng l p khoáng ch t tương t như nh ng l p
khác ñã ñư c nhìn th y k t ñó. T t nhiên, còn có máy ch p nh vi mô, tương t như máy
g n trên xe t hành Spirit và Opprtunity, m c dù các vi sinh v t v n hãy quá nh ñ nhìn th y
tr c ti p.
D u v y, Levin c m th y r ng Curiosity có th minh oan cho nh ng k t qu trư c ñây c a ông.
“ðây là m t th i kh c r t hào h ng, cái tôi ñã ch ñ i nhi u năm tr i. Ít nh t thì các k t qu
Curiosity có th mang ñ n s ñánh giá l i nh ng k t qu c a tàu Viking LR mà lâu nay tôi yêu
c u. D li u dò tìm s s ng Viking LR là d li u duy nh t t ng có t m t sao H a sơ khai.
Chúng là vô giá và nên ñư c nghiên c u kĩ lư ng”, ông nói.
Ngu n: Universe Today
http://thuvienvatly.com | 50
B n tin V t lý tháng 12/2011
ð ng ñ t nhìn qua kính hi n vi
S d ng m t chi c kính hi n vi l c nguyên t (AFM) ñ phóng to nh ng chi u kích nano mét,
các nhà nghiên c u Mĩ ñã c i thi n ki n th c c a chúng ta v s ma sát gi a các b m t t i
nh ng ñư ng n t ñ a ch t. Các thí nghi m cho th y các quá trình hóa h c có th tác d ng ñ
liên k t các b m t l i v i nhau – m t khám phá có th d n t i s hi u bi t t t hơn v cơ ch
phát sinh ñ ng ñ t.
Vi c tìm hi u nh ng b m t này tương tác như th nào là quan tr ng vì ñ ng ñ t là do s m t
cân b ng ma sát gi a nh ng v t n t ho t tính. S c căng hình thành trên v t n t và s trư t x y
ra khi s c căng này vư t quá l c ma sát, gi i phóng năng lư ng d tr và gây ra ñ ng ñ t. Các
nhà ñ a v t lí bi t r ng s ma sát gi a nh ng kh i ñá ñ i di n nhau còn l n khi nh ng b m t
ti p xúc còn dài. ðây là s tăng cư ng ma sát và ñã ñư c quan sát th y trong t nhiên l n
trong phòng thí nghi m.
Lư ng hay ch t?
Hai lí thuy t c nh tranh nhau ñã ñư c nêu ra ñ gi i thích s tăng cư ng ma sát. Th nh t, các
ñi m ti p xúc t i ranh gi i ñá có th l n lên và tăng di n tích theo th i gian (“s bò plastic”) –
ñây là l p lu n “ñ nh lư ng”. Th hai, s liên k t hóa h c d c theo v t n t có th làm tăng
cư ng ñ ti p xúc – ñây là l p lu n “ñ nh tính”. Tuy nhiên, nh ng cơ ch này khó nghiên c u
vì chúng thư ng x y ra sâu bên trong nh ng l p ñá dày.
Nay m t ñ i g m các nhà v t lí và nhà ñ a ch t h c v a làm sáng t v s tăng cư ng ma sát
b ng cách xét v n ñ t m t cái nhìn thang b c nano. Robert Carpick và các ñ ng s t i
trư ng ð i h c Pennsylvania ñã th c hi n nh ng thí nghi m s d ng m t AFM, kéo lê m t
ñ u nh n silic nh xíu trên m t b m t silic ñ b t chư c s ma sát ñá-trên-ñá. Silic ñư c dùng
vì nó là thành ph n chính c a ñá.
Các nhà khoa h c tìm th y l c ma sát gi a ñ u nh n và b m t tăng theo hàm lôga theo th i
gian trên kho ng th i gian kho ng 100 s, gi ng như ñã quan sát th y ñ i v i các tương tác ñá
vĩ mô. Sau ñó các nhà khoa h c ñã nghiên c u ngu n g c c a s tăng cư ng này b ng cách
trư t ñ u nh n silic trên b m t kim cương và graphite. Vì hai ch t li u này trơ v m t hóa h c
và không d hình thành liên k t v i silic, nên m i s tăng cư ng ma sát quan sát th y s là do
s thay ñ i di n tích ti p xúc, ch không ph i do liên k t hóa h c.
ð nh lư ng b bác b thang nano
Các k t qu th t thuy t ph c: các ti p xúc silic-kim cương và silic-graphite th hi n h u như
không có s tăng cư ng ma sát, do ñó bác b cơ ch di n tích ti p xúc. Các nhà nghiên c u
k t lu n r ng s tăng cư ng silic-silic ph i là do liên k t hóa h c t i m t ti p xúc, có kh năng
thông qua s hình thành các liên k t siloxane (Si-O-Si).
http://thuvienvatly.com | 51
B n tin V t lý tháng 12/2011
“Hi n nay, ña s các mô hình ñ ng ñ t ñ u mang tính kinh nghi m và không có tính d báo,”
Carpick nói. “K t qu này b sung thêm m t m nh vào câu ñ , và chúng tôi nghĩ nó là k t qu
quan tr ng vì nó ñ xu t m t cơ ch ñ c bi t ñ bao hàm trong mô hình ma sát: liên k t hóa
h c t i m t ti p xúc. V i các thí nghi m c p ñ nano, ta có th thu ñư c nh ng cái nhìn sâu
s c m i mà trư c ñây khó n m b t.”
Hình minh h a th hi n ñ u nh n c a m t kính hi n vi l c nguyên t (hình nón màu ñ phía trư c) ñư c s
d ng ñ nghiên c u xem ma sát thay ñ i như th nào theo th i gian. ( nh: ð i h c Pennsylvania/D K Lynch)
M c dù liên k t hóa h c gi i thích cho s già hóa ma sát c p ñ nano, nhưng ngư i ta v n
chưa rõ li u cơ ch này có th gi i thích tr n v n nh ng quá trình ñá vĩ mô trên th c t hay
không.
http://thuvienvatly.com | 52
B n tin V t lý tháng 12/2011
Quá trình nào chi m ưu th ?
“Nh ng k t qu này cho th y s liên k t hóa h c chi m ưu th nh ng b m t tương h p hóa
tính, trong khi nh ng k t qu khác cho th y rõ ràng r ng lư ng b m t ti p xúc gi m t vai trò
then ch t,” phát bi u c a Jay Fineberg thu c Vi n V t lí Racah Jerusalem. “Tôi nghi ng
r ng c hai hi u ng ñ u có vai trò, và hi u ng nào chi m ưu th có l ph thu c hai b m t
ti p xúc có ho t tính như th nào. Dù trong trư ng h p nào, thì ñây là nh ng v n ñ quan
tr ng v n nên ñư c hi u rõ,” ông nói.
Carpick ñ ng ý r ng s liên k t hóa h c có th không ph i là y u t duy nh t. “ c p ñ vĩ mô,
m t ti p xúc gi a các ch t li u là c c kì ph c t p. Chúng tôi không bác b nh ng cơ ch khác
(ví d như s tăng di n tích ti p xúc), nhưng chúng tôi ñang ch ng minh r ng s liên k t hóa
h c là m t cơ ch nên ñư c tính ñ n trong m i phép phân tích toàn di n,” ông nói.
V y làm th nào chúng ta có th hi u s ñóng góp tương ñ i c a hai cơ ch này? “Chúng ta
c n kh o sát nh ng s c căng l n hơn, và nh ng nhi t ñ cao hơn, m r ng các ñi u ki n tìm
th y trong các h ñ a ch t,” Carpick nói. “Chúng ta có th th y s bò trư n plastic nh ng áp
su t và nhi t ñ cao này, nhưng s liên k t hóa h c cũng có th tăng lên.”
Nghiên c u công b trên t p chí Nature.
Ngu n: physicsworld.com
http://thuvienvatly.com | 53
B n tin V t lý tháng 12/2011
Các thành viên c a chương trình h p tác RISING t i phòng thí nghi m ion n ng GSI ð c. ( nh: GSI)
v nh t nh bþ tu
Hòðng v ld c~a nhng nguyên t nng nht bþng tun hoàn
Paddy Regan (Physics World, tháng 11/2011)
http://thuvienvatly.com | 54
B n tin V t lý tháng 12/2011
M t s ki n hi m ñã di n ra h i tháng 6, khi không ch m t mà có t i hai nguyên t m i ñư c
b sung vào b ng tu n hoàn hóa h c. Là nh ng nguyên t n ng nh t t ng ñư c khám phá,
nh ng th c th m i này tương ng có 114 và 116 proton trong h t nhân c a chúng. M c dù
chúng chưa có tên ñ g i – nguyên t có tên g i n ng nh t hi n nay là copernicium có 112
proton – nhưng s có m t c a chúng trong b ng tu n hoàn ñã ñư c công nh n b i Hi p h i
V t lí và V t lí ng d ng Qu c t và cơ quan ch em c a nó v hóa h c và hóa h c ng d ng.
Nói chính th c thì nh ng nguyên t này có t n t i.
Cũng trong cu c h p c a Nhóm Làm vi c Chung ñã ñánh giá b ng ch ng cho ba nguyên t
khác n a trong b ng tu n hoàn, tương ng ch a 113, 115, và 117 proton. D u hi u c a nh ng
nguyên t này ñã ñư c trông th y nh ng thí nghi m t i Liên Vi n nghiên c u H t nhân
(JINR) Dubna, Nga, và các k t qu ñã ñư c công b trên t p chí khoa h c. Tuy nhiên, vào
d p này, y ban quy t ñ nh không chính th c công nh n s t n t i c a nh ng nguyên t ñó cho
ñ n khi có nh ng phép ño ki m tra chéo và rõ ràng hơn.
Ki n th c c a chúng ta v h t nhân nguyên t ñã có
bư c phát tri n l n k t khi khám phá ra nó ñư c báo
cáo vào năm 1911 b i Ernest Rutherford. ( nh:
Library of Congress/Science Photo Library)
Vi c t o ra và nh n d ng nh ng nguyên t m i – và trong quá trình ñó ñ nh nghĩa l i các gi i
h n c a b ng tu n hoàn – là m t lĩnh v c tiên phong c a v t lí h t nhân, nhưng vi c ch ng
minh m t nguyên t m i ñã ñư c t o ra là không ñơn gi n. Nh ng thách th c khoa h c tương
t như th x y ra khi ñ i tư ng c a thí nghi m là t o ra nh ng h t nhân có t s neutron (N) so
v i proton (Z) cao ho c th p khác thư ng. M c dù nh ng h t nhân “l ” này có tính ch t hóa
h c gi ng v i nh ng anh em b n hơn c a chúng và vì th chi m gi nh ng ô gi ng nhau trong
b ng tu n hoàn, nhưng kh i lư ng t ng không gi ng nhau c a chúng có th làm thay ñ i tri t
ñ cách th c hành x c a h t nhân c a chúng. Th t v y, nh ng lo i h t nhân như th thư ng
ch s ng trong tích t c trư c khi chúng phân h y phóng x thành nh ng d ng b n hơn. Nhưng
http://thuvienvatly.com | 55
B n tin V t lý tháng 12/2011
cái mà nh ng phân h y này có th làm là cung c p nh ng cái nhìn m i h t s c ñáng giá v c u
trúc cơ s c a các nguyên t . ði u này giúp chúng ta tìm hi u các proton và neutron liên k t
v i nhau như th nào ñ t o ra kh i v t ch t h t nhân, và t ñó tìm hi u nh ng nguyên t b n
ñã ñư c t o ra như th nào. M t th k sau bài báo c a Ernest Rutherford v s t n t i c a h t
nhân nguyên t , chúng ta v n ñang thu v nh ng cái nhìn m i v nh ng bí n c a th gi i h t
nhân.
R i nhau mà ñi
B ng tu n hoàn hóa h c ch a 92 nguyên t xu t hi n t nhiên trên Trái ñ t, ña d ng t
hydrogen, nguyên t ch có 1 proton (Z = 1), ñ n uranium v i 92 proton. Không có nguyên t
nào vư t quá bismuth (Z = 83) có nh ng ñ ng v phóng x b n; nhưng ngay c v i nh ng
nguyên t nh , các ñ ng v b n cũng ch ñ i di n cho m t t p con khá nh c a m i h h t nhân
có th có. Th t v y, trong s 7000 hay ng n y lo i h t nhân có th có ñư c cho là t n t i, ch
có 286 k t h p proton-neutron (hay chi m kho ng 4% trong t ng s ) có chu kì bán rã l n hơn
500 tri u năm (khi n chúng có th xem là b n). S lư ng ñ ng v b n cũng khác nhau v i t ng
nguyên t . Thí d , thi c (Z = 50) có 10 ñ ng v b n, trong khi technetium (Z = 43),
promethium (Z = 61) và polonium (Z = 84) thì ch ng có ñ ng v nào b n.
Trong h h t nhân b n này, có th nh n ra nh ng ki u hình nh t ñ nh. M t trong nh ng quan
tâm này là kh i lư ng t ng c ng c a h t nhân, A, ñó là t ng s proton và neutron trong m t
h t nhân (Z + N). Dãy h t nhân có cùng giá tr A ñư c g i là ñ ng kh i. N u A là l , thì
thư ng ch có m t k t h p b n c a proton và neutron cho “dãy ñ ng kh i” nh t ñ nh ñó, còn
v i nh ng giá tr ch n c a A dư i 200 thì thư ng có hai dãy ñ ng kh i b n. Thí d , có hai
ñ ng kh i b n A = 86, ñó là krypton-86 và strontium-86, nhưng ch có m t ñ ng kh i b n A =
85 d ng rubidium-85.
M t d u hi u nh n bi t khác n a c a tính n ñ nh h t nhân là t s neutron trên proton trong
m t h t nhân (N/Z). Nh ng h t nhân nh v i A Z; ñ ng v
thư ng g p nh t c a chì, ch ng h n, có 126 neutron và 82 proton, v i N/Z = 1,65.
Nh ng ki u hình như th là quan tr ng ñ i v i nh ng ai ñang nghiên c u nh ng h t nhân n ng
và kì l vì hai lí do khác h n nhau. Th nh t, chúng có liên h v i m t s ch ñ r t h p d n
trong lí thuy t cơ s c a c u trúc h t nhân, nh t là s t n t i c a cái g i là “nh ng c u hình
th n kì” c a proton và neutron liên k t ch t ch hơn – và do ñó b n hơn – so v i nh ng láng
gi ng h t nhân c a chúng. M c dù t ng năng lư ng c n thi t ñ phá v m t h t nhân thành các
proton và neutron thành ph n c a nó – t c là năng lư ng liên k t – tăng g n như tuy n tính
theo t ng s nucleon trong h t nhân (N + Z), nhưng hóa ra s liên k t thêm ñó ñi cùng v i
nh ng h t có N ho c Z b ng 2, 8, 20, 28, 50, 82 ho c 126. H t nhân ch a “s th n kì” proton
và neutron như v y t a như tương ñương h t nhân c a các khí trơ: tính n ñ nh thêm c a
chúng có nguyên nhân là b i l p v nucleon bên ngoài c a chúng ñã ñ y, ho c “kín”. T kinh
nghi m th c t , nh ng h t nhân th n kì phát sinh t m t s h ng “spin qu ñ o” b sung trong
toán t Hamilton h t nhân, làm cho nh ng orbital nh t ñ nh v i xung lư ng góc l n có năng
lư ng th p ñi ñáng k .
http://thuvienvatly.com | 56
B n tin V t lý tháng 12/2011
Lí do th hai khi n ngư i ta quan tâm ñ n các ki u hình h t nhân b n là vì chúng giúp chúng
ta d ñoán và tìm hi u m t h t nhân không b n s phân h y như th nào. Thí d , nh ng h t
nhân có nhi u neutron quá so v i ñ ng kh i b n nh t ñ i v i m t giá tr A cho trư c có th t
phát bi n ñ i m t trong các neutron c a chúng thành proton, phát ra m t electron (β–) và m t
ph n neutrino trong quá trình ñó. Nhưng n u m t h t nhân có nhi u proton quá so v i ñ ng
kh i b n, thì m t proton có th bi n ñ i thành m t neutron, phát ra m t positron (β+) và m t
neutrino.
M c dù phát x β là mode phân h y chính ñ i v i ña s nh ng ñ ng v phóng x có kh i
lư ng nh hơn 209, nhưng nh ng d ng phân h y phóng x khác trên phương di n năng lư ng
cũng có kh năng x y ra. Nh ng h t nhân v i ít neutron nh t ñ i v i m t dãy h t nhân nh t
ñ nh ch a cùng s proton, ch ng h n, có th phân h y b ng cách phát ra m t proton tr c ti p
t h t nhân. Mode phân h y này ñã ñư c quan sát th y nh ng ñ ng v thi u neutron nh t
thu c nh ng nguyên t Z l . Trong trư ng h p này, cái duy nh t ngăn ch n proton cu i cùng,
chưa ghép c p, b phóng ra t phát là proton ñó ph i chui h m cơ lư ng t qua m t hàng rào
năng lư ng hình thành b i s k t h p c a l c ñ y Coulomb gi a các proton trong h t nhân và
xung lư ng góc c a proton cu i cùng, chưa ghép c p.
Hình 1. Nh ng gi i h n c a s t n t i h t nhân th hi n rõ trong ñ th này. ð th th hi n năng lư ng c n thi t
ñ ñưa nh ng h t nhân ch a m t s lư ng proton (Z) và neutron (N) cho trư c lên tr ng thái kích thích h t nhân
ñ u tiên. Nh ng vùng màu ñ tương ng v i nh ng h t nhân có năng lư ng kích thích cao, còn nh ng h t nhân
trong vùng tô màu xanh tiêu t n ít năng lư ng hơn ñ chuy n sang tr ng thái kích thích. Nh ng ô vuông màu ñ
th hi n nh ng h t nhân b n v m t phóng x ho c có chu kì bán ra l n hơn 500 tri u năm. Nh ng h t nhân “s
th n kì” proton và/ho c neutron b n m t cách l thư ng, và xu t hi n dư i d ng nh ng vùng cô l p màu ñ bao
quanh b i m t “bi n” màu xanh. Nh ng nguyên t trên nobelium (Z = 102) trong b ng tu n hoàn hóa h c không
ñư c tính ñ n vì năng lư ng kích thích c a chúng cho ñ n nay v n chưa ñư c ño. ( nh: B Cakirli)
http://thuvienvatly.com | 57
B n tin V t lý tháng 12/2011
ð i v i m t vài h t nhân có s lư ng proton ch n nhưng r t ít neutron, như s t-45, nickel-48
và k m-54, các nhà v t lí h t nhân m i ñây ñã quan sát th y m t mode phân h y m i và r t
hi m c a s phát x hai proton tương quan. Tuy nhiên, nh ng h t nhân “N th p, Z ch n” như
th thư ng hay phân h y b ng cách phát ra h t alpha (hai proton và hai neutron liên k t v i
nhau). Trong nhi u trư ng h p, h t nhân còn l i – cái g i là h t nhân con - m t tr ng thái
kích thích thư ng phân h y sang tr ng thái cơ b n c a nó b ng cách phát ra các photon tia
gamma v i m t năng lư ng ñ c trưng, cái có th cung c p nh ng manh m i h u ích cho c y
trúc bên trong c a nó. Hóa ra nh ng h t nhân nh t ñ nh ñòi h i nhi u năng lư ng hơn so v i
nh ng h t nhân khác ñ ñưa h t nhân vào m t tr ng thái kích thích, ñưa ñ n nh ng năng lư ng
kích thích cao hơn m t cách có h th ng (hình 1); ñây là nh ng h t nhân ch a s th n kì
proton và neutron. Nhưng có nh ng h t nhân “th n kì kép”, còn b n hơn n a – v i s lư ng
th n kì proton l n neutron – ch a nh ng tr ng thái kích thích ñ u tiên có năng lư ng còn cao
hơn n a.
Tuy nhiên, m t s h t nhân không phát ra tia gamma nào h t khi chúng phân h y t m t tr ng
thái kích thích sang tr ng thái cơ b n c a chúng, mà thay vào ñó l i truy n năng lư ng gi i
phóng cho m t electron nguyên t bay v t ra v i m t năng lư ng ñ c trưng. M t electron t
l p v bên ngoài sau ñó rơi vào ch tr ng, phát ra m t tia X trong quá trình ñó. Nh ng tia X
này ñ c bi t có ích trong vi c nh n d ng nguyên t ñ n t ñâu vì năng lư ng c a chúng t l
v i bình phương s proton trong h t nhân nguyên t - m t m i quan h g i là “ñ nh lu t
Moseley” mang tên nhà v t lí ngư i Anh th k th 20 Henry Moseley, ngư i ñã phát hi n ra
nó. Như ñ i v i nh ng nguyên t n ng nh t, v i s lư ng proton nhi u nh t, chúng có th t
phát v thành hai m nh nh hơn, có l i năng lư ng hơn qua quá trình phân h ch. Tuy nhiên,
trong nhi u trư ng h p, mode này không ñư c ưu tiên so v i mode phân h y alpha ñ i ñ ch.
ð i v i nh ng nhà v t lí ngư i các h t nhân l , nh ng lo i phân h y khác nhau này gi ng như
nh ng cái vòng và ñư ng v trong d u vân tay c a con ngư i. S có m t hay không có m t
c a chúng có th ch ng minh m t h t nhân nh t ñ nh có m t hay không trong m t thí nghi m
nh t ñ nh, ñ ng th i mang l i cái nhìn tr c ti p vào s s p x p c a các proton và neutron trong
h t nhân ñang nghiên c u. Nhưng v i h t nhân l không xu t hi n t nhiên trên Trái ñ t như
th này, câu h i ñ t ra là, làm th nào chúng ta có th t o ra chúng?
Ti n t i các gi i h n
Nh ng h t nhân n ng kì l có th ñư c t ng h p b ng nhi u kĩ thu t th c nghi m ña d ng.
Trong m t phương pháp, g i là “bay hơi nhi t h ch”, nh ng chùm ion dương cư ng ñ m nh
c a nh ng ñ ng v b n v m t phóng x , như calcium-48, nickel-64 và k m-70, ñư c tăng t c
và chi u vào m t lá kim lo i m ng, nguyên ch t ñ ng v . Vì chúng ñ u mang ñi n dương, nên
các ion và h t nhân bia ch u l c ñ y tĩnh ñi n tương h . Nhưng n u các ion ñư c tăng t c lên
nh ng năng lư ng ngay trên ngư ng năng lư ng ñ y này, thì chùm h t và h t nhân bia có th
chi n th ng l c ñ y và h p nh t, t ñó k t h p các proton và neutron riêng l thành m t h t
nhân h p, nóng. H t nhân sinh ra sau ñó ngu i ñi b ng cách “cho sôi” nhanh nh ng h t nh , ví
d như neutron, proton và h t alpha, trong m t kho ng th i gian chưa t i 10–15 s.
Có th nh n ra nh ng h t nhân này ho c gián ti p b ng cách phát hi n các h t sôi lên t h
h n h p ñã h p nh t, ho c tr c ti p b ng cách s d ng m t d ng c g i là b phân tách kh i
http://thuvienvatly.com | 58
B n tin V t lý tháng 12/2011
lư ng. ðây cơ b n là m t nam châm lư ng c c, và ñi n trư ng và t trư ng c a nó có th thi t
l p sao cho ch nh ng h t nhân có m t kh i lư ng và ñi n tích nh t ñ nh truy n qua ñ n ñ u
kia c a b phân tách. Do ñó, d ng c chia tách h t nhân còn l i “ñáng quan tâm” kh i nh ng
lo i h t “không ñáng quan tâm”, ví d như nh ng h t chưa ph n ng c a chùm tia ho c các
m nh v phân h ch sinh ra khi chùm tia và h t nhân bia tương tác. M t khi h t nhân còn l i ñã
ñư c tách ra, các tính ch t phân h y c a chúng có th ñư c nghiên c u chi ti t, tách r i v i
phông n n c a h t nhân chùm tia. Quá trình na ná như vi c tìm m t cái kim (h t nhân l hi m)
trong m t ñ ng c khô g m nh ng s n ph m ph n ng khác và các h t trong chùm tia. Các
thi t b s d ng s bay hơi nhi t h ch r i phân tách kh i lư ng ñ t o ra và nghiên c u nh ng
h t nhân n ng nh t có các phòng thí nghi m qu c gia Argonne và Lawrence Berkeley Mĩ,
phòng thí nghi m cyclotron Jyvaskyla, Ph n Lan, và JINR.
Hình 2. T i phòng thí nghi m ion n ng GSI Darmstadt, ð c, nh ng h t nhân l ñã ñư c t o ra b ng cách cho
va ch m m t chùm h t sơ c p cư ng ñ m nh (như uranium-238 hay b c-107) v i m t t m bia kim lo i c ñ nh
(thư ng là beryllium). Chuy n ñ ng t c ñ ch ng m t n a t c ñ ánh sáng, các m nh v h t nhân sinh ra ñi
qua m t phân tách m nh v (FRS), v cơ b n là m t t p h p g m b n nam châm lư ng c c l n (màu xanh nh t)
có th ñi u ch nh sao cho ch nh ng m nh v h t nhân có t s kh i-lư ng-trên-s -proton nh t ñ nh m i có th ñi
qua. Thông tin này – cùng v i th i gian ñ m i h t nhân ñi qua b phân tách và năng lư ng mà m i h t nhân
truy n qua b m t trong máy dò c a FRS – có th dùng ñ nh n ra t ng h t nhân ñã truy n qua. Nh ng h t nhân
l sau ñó ñư c mang t i ñ ng yên t i tiêu ñi m cu i cùng c a b phân tách, nơi ñó chúng có th ch u s phân h y
phóng x ho c phân h y t nh ng tr ng thái siêu b n. D u hi u tia gamma ñ c nh t vô nh t nh ng phân h y
này ñư c ño b ng quang ph k tia gamma RISING (bên dư i), thi t b g m 105 tinh th bán d n germanium
siêu tinh khi t hi u su t cao ñư c làm l nh b ng nitrogen l ng. ( nh: J Grebosz/RISING Collaboration, GSI)
http://thuvienvatly.com | 59
B n tin V t lý tháng 12/2011
M t kĩ thu t th hai t o ra và nghiên c u h t nhân l - thư ng là nh ng ñ ng v giàu neutron
có ph n nh hơn (A < 238) – g i là “phương pháp bay tr c ti p”, trong ñó nh ng t m bia m c
tiêu như beryllium ñư c b n phá b ng nh ng chùm ion n ng, b n, ví d như xenon-136, chì-
208 ho c uranium-238. Nh ng chùm h t này có năng lư ng cao – thư ng là hàng trăm mega-
electron-volt trên nucleon ho c cao g p 100 l n trong ph n ng bay hơi nhi t h ch – nên các
h t c a chúng chuy n ñ ng nhanh hơn nhi u so v i t ng proton và neutron bên trong h t nhân
c a chúng. Khi chùm h t va ch m v i bia, các h t nhân không h p nh t, như v i phương pháp
bay hơi nhi t h ch, mà t o ra nhi u h t nhân ña d ng – qua các ph n ng ñ n-m nh v ho c
ñ n-phân h ch – nh hơn các lo i h t trong chùm tia sơ c p. Hơn n a, v n t c cao c a chùm
tia ban ñ u có nghĩa là các s n ph m ph n ng t p trung theo hư ng v phía trư c, cùng v i
nh ng h t chưa tương tác c a chùm tia.
ð tách ra nh ng h t nhân l , các h t ñư c cho ñi qua m t “b phân tách m nh v h t nhân”,
ví d như thi t b FRS t i Trung tâm Nghiên c u Ion N ng GSI Helmholtz Darmstadt, ð c
(hình 2). Nh ng thi t b này g m m t dãy máy dò ño năng lư ng c a chùm h t khi nó ñi qua,
v i s tiêu hao năng lư ng t i m i máy dò liên h v i s lư ng proton c a h t nhân. Các nhà
nghiên c u có th tính ra t s kh i-lư ng-trên-ñi n-tích c a m i h t nhân truy n qua b ng
cách k t h p thông tin v “th i gian bay” c a h t nhân gi a hai ñi m trên ñư ng ñi c a máy
phân tách v i ñ l n t trư ng c a d ng c . Như v i phương pháp bay hơi nhi t h ch, m t khi
nh ng h t nhân l này ñã truy n qua ñ n m t tiêu ñi m cu i cùng nào ñó, nh ng tính ch t
phân h y c a chúng có th ñư c nghiên c u chi ti t t ng s ki n m t.
M c dù b phân tách m nh v là m t công c không nh y v m t hóa h c cho phép nhà
nghiên c u t o ra và nh n d ng nh ng lo i h t nhân m i l , nhưng v n có nh ng h n ch v
b n ch t và s lư ng h t nhân như th có th ñư c t o ra và nghiên c u. Thí d , m t thí
nghi m h i năm 2008 t i cơ s GSI ñ ng ñ u là Thomas Faestermann thu c trư ng ð i h c
Kĩ thu t Munich ñòi h i th i gian chùm h t cư ng ñ m nh hơn hai tu n ñ t o ra ch vào
trăm h t nhân thi c-100, ñó là h t nhân n ng nh t v i s lư ng proton và neutron b ng nhau
(Z = N = 50) ñã ñư c nh n ra t trư c ñ n nay. Tuy nhiên, ngay c v i nh ng lư ng nh như
th , nh ng thông tin m i và h p d n và c u trúc bên trong c a nh ng ñ ng v kì l nh t trong
t nhiên ñã có th ñư c tìm ra b ng cách ño b c x phát ra ho c khi các proton và neutron bên
trong h t nhân s p x p l i ho c khi tr ng thái cơ b n c a h t nhân phân h y phóng x .
ð y lùi các ranh gi i
M t câu h i quan tr ng ñ i v i các nhà v t lí h t nhân là xác ñ nh s lư ng c c ñ i và c c ti u
c a neutron hay proton mà các h t nhân có th ch a. Nh ng biên gi i này c a s t n t i h t
nhân ñư c g i theo chuyên môn là ñư ng nh gi t, vì b t kì h t nhân không b n nào n m
ngoài chúng s phát ra, ho c “nh ra”, các proton ho c neutron. B t kì h t nhân nào n m ngay
trên ñư ng nh gi t neutron s ch a ñ y neutron nên nó không th nh n thêm neutron nào n a,
trong khi b t kì h t nhân nào n m trên ñư ng nh gi t proton thì giàu proton ñ n m c nó s
không k t h p thêm b t kì proton nào n a.
M t h t nhân n m trên ñư ng nh gi t h t nhân ñã ñư c nghiên c u trong th i gian g n ñây
b i Adam Garnsworthy t i trư ng ð i h c Surrey và các ñ ng nghi p thu c chương trình h p
tác RISING t i GSI là technentium-86. M c dù không b n (nó phân h y b ng cách phát ra m t
http://thuvienvatly.com | 60
B n tin V t lý tháng 12/2011
positron và neutrino), nhưng technetium-86 s ng ñ lâu ñ ñư c truy n trong m t tr ng thái
kích thích “siêu b n” qua thi t b FRS t i GSI – m t hành trình m t kho ng 100 ns – v i
nh ng tia gamma do nó phát ra ñư c ño b i quang ph k RISING ñ t trong m t ph ng tiêu
cu i cùng c a FRS (hình 3). Cái làm cho technetium-86 ñ c bi t h p d n là, măc dù có s
lư ng l proton và s lư ng l neutron (m i lo t 43 h t), nhưng các m c năng lư ng n i t i
c a nó h u như b ng v i 86Mo42, h t nhân g n nó nh t có s lư ng ch n proton (42) và s
lư ng ch n neutron (44). Nh ng h t nhân “ch n-ch n” như v y thư ng có năng lư ng liên k t
l n hơn nh ng h t nhân “l -l ” có kh i lư ng tương ñương vì spin c a m i proton và neutron
d ng trư c có th ghép c p d dàng, trong khi d ng sau thì ñ l i m t proton và neutron
“l loi”. Vì th , nh ng h t nhân l -l và ch n-ch n n m g n nhau thư ng có các m c năng
lư ng hơi khác nhau. Nguyên do technetium-86 (l -l ) gi ng v c u trúc v i 86Mo44 (ch n-
ch n) là vì technetium-86 – m c dù spin c a nh ng nucleon chưa ghép c p hư ng ngư c chi u
nhau – có thêm m t liên k t proton-neutron m nh dư ng như ch ñáng k nh ng h t nhân có
s lư ng proton và neutron b ng nhau.
Hình 3 (a) D a trên d li u t m t thí nghi m t i thi t b FRS phòng thí nghi m ion n ng GSI Darmstadt, ñ
th này th hi n có bao nhiêu h t nhân có kh i lư ng khác nhau ñư c t o ra khi m t chùm ion va ch m v i m t lá
kim lo i. ð th cho th y s lư ng proton, Z, mà h t nhân ch a là m t hàm c a t s kh i-lư ng-trên-s -lư ng-
proton c a chúng (t c là A/Z) ñ i v i technetium (Z = 43) và các láng gi ng c a nó trong b ng tu n hoàn hóa h c,
v i màu s c th hi n có bao nhiêu h t nhân ñã ñư c nhìn th y, bi n thiên t xanh (ch vài ba h t) ñ n vàng
(nhi u). Lưu ý r ng các h t nhân có s ch n proton, như molybdenum (Z = 42) và zirconium (Z = 40), có năng
lư ng liên k t l n hơn các nguyên t s th t l vì hi u ng “ghép c p” proton, nên t s A/Z xác ñ nh ñư ng
nh gi t c a chúng th p hơn. (b) M t “lát c t” qua tín hi u v i Z = 43, minh h a có bao nhiêu nguyên t thu c
m i ñ ng v technetium ñư c t o ra. Nh ng d li u này cho th y ñ ng v có ít neutron nh t, technetium-86, là
ñ ng v nh nh t có th có ñ i v i nguyên t này. ( nh: A B Garnsworthy/RISING Collaboration, GSI)
M t nghiên c u ñáng lưu ý khác s d ng thi t b RISING t i GSI, ñ ng ñ u là Andrea
Jungclaus thu c trư ng ð i h c Madrid và Marek Pfützner thu c trư ng ð i h c Warsaw, liên
quan ñ n h t nhân r t giàu neutron cadmium-130. H t nhân này có s th n kì neutron (82) và
ch xém hai s là có s th n kì proton (48 thay vì 50). M t th khi n c u trúc c a cadmium-
130 h p d n là các tia gamma d u hi u c a nó – quan sát t s phân h y c a m t tr ng thái
kích thích siêu b n ñã ñư c chương trình h p tác RISING nh n ra h t nhân này – gi ng v i
http://thuvienvatly.com | 61
B n tin V t lý tháng 12/2011
tín hi u t cadmium-98. Tho t nhìn, hai h t nhân này có ph n khác bi t nhau vì m t h t có 50
proton và h t kia có 82 proton. Nhưng m c dù có nhi u hơn kho ng 60% neutron, nhưng c u
trúc bên trong c a cadmium-130 v cơ b n gi ng v i cadmium-98. S tương t ñó có nguyên
do là b i th c t 50 neutron cadmium-98 t o thành m t l p v ñ y: nói cách khác, gi ng như
cadmium-130 nó cũng có s th n kì neutron.
Nh ng h h t nhân l khác ñã ñư c kh o sát trong th i gian g n ñây bao g m nh ng h t nhân
xoay quanh chì -208 (208Pb82), ñư c nghiên c u b i Zsolt Podolyak Surrey và các ñ ng s
trong chương trình h p tác RISING sau s phân m nh c a chùm h t uranium-238. Chì-206 là
h t nhân b n n ng nh t có s th n kì proton (82) l n s th n kì neutron (126). Podolyak và các
c ng s ñã ti n hành nghiên c u ñ u tiên v th y ngân-208 (208Hg80), tương t v i 208Pb82,
ngo i tr ch nó thi u hai proton n a m i có l p v ñ y (t c là 80) và th a hai neutron so
v i l p v ñ y (t c là 128). M c dù h t nhân chì và th y ngân thi u neutron ñã nghiên c u có
ñ n ít hơn 30% s neutron, nhưng ñây là h t nhân ñ u tiên ñã ñư c nghiên c u trong vùng
giàu neutron này c a ñ th h t nhân và cung c p nh ng thông tin ñ u tiên v nh ng tương tác
tinh vi gi a t ng l tr ng proton và h t neutron cho ki n th c c a chúng ta v c u trúc h t
nhân c a nh ng h t nhân n ng.
Tương lai c a nh ng h t nhân l
V y ti p theo ngành v t lí h t nhân s ti n v ñâu? Nh ng ñ ng v t o nên ñư ng nh gi t
proton ñã ñư c ño ñ i v i ña s nh ng nguyên t có s l proton cho ñ n bismuth (Z = 83).
Nhưng trong khi ñư ng nh gi t proton ñã ñư c hi u rõ, thì ñư ng nh gi t neutron v n chưa
ñư c v i t i, c v i nh ng nguyên t nh nh t. Nói cách khác, chúng ta v n không bi t có bao
nhiêu neutron có th gói ghém trong h t nhân c a nh ng nguyên t như thi c và chì.
M t trong nh ng ñ ng l c thúc ñ y vi c t o ra nh ng nguyên t m i ngày m t n ng hơn là
“hòn ñ o n ñ nh” v n khó n m b t. Thu t ng này ám ch m t d ñoán ñã có t lâu r ng ñ u
chưa l p ñ th c a b ng tu n hoàn hóa h c có th ch a m t nhóm nguyên t siêu n ng, b n l
thư ng nh ng c u hình ñi cùng v i s th n kì nh ng h t nhân n ng nh t. Nh ng nguyên t
có s nguyên t lên t i 118 ñã ñư c suy lu n là nh ng s n ph m hi m s ng sót t nh ng ph n
ng bay hơi nhi t h ch t i JINR gi a nh ng chùm ion calcium-48 và nh ng t m bia n ng,
phóng x c u t o t nh ng ñ ng v phân tách hóa h c c a nh ng nguyên t phóng x cao bao
g m plutonium-244, curium-245 and -248, và californium-249. Nh ng h t nhân hi m này ñã
ñư c nh n ra b i s phân h y liên ti p c a nh ng h t alpha, thư ng k t thúc trong m t s ki n
phân h ch t phát ñư c ghi l i trong cùng m t ñi m c a máy dò h t tích ñi n. Nhưng trong khi
hòn ñ o n ñ nh ñư c cho là b t ñ u v i nh ng h t nhân ch a kho ng 114 proton – và có kh
năng vư t xa ñ n nh ng h t nhân có 126 proton – v n ñ là nh ng h t nhân này có kh năng
có kho ng 184 neutron, m t con s cao hơn so v i cái hi n nay thu ñư c b ng nh ng ph n
ng bay hơi nhi t h ch v i nh ng chùm h t b n. Có kh năng là nhi u năm n a chúng ta m i
có th v i t i trung tâm c a hòn ñ o c a nh ng h t nhân b n siêu n ng ñó.
Các gi i h n c a ñ th h t nhân, c s proton l n s neutron, t ra là m t lĩnh v c nghiên
c u có nhi u thành t u trong 10 năm qua. Hư ng t i th p niên trư c m t, có kh năng là các
thí nghi m s d ng nh ng chùm cư ng ñ r t m nh, nh ng t m bia phóng x ñã làm l nh và
nh ng h th ng dò tìm phát hi n c c kì hi u qu , s ñ y b ng tu n hoàn hóa h c lên t i Z =
http://thuvienvatly.com | 62
B n tin V t lý tháng 12/2011
120 và có l còn cao hơn n a. Các gi i h n c a ñ th h t nhân phía thi u neutron cũng ñã
ñư c nghiên c u r ng rãi, và s phát tri n c a nh ng cơ s m i như Cơ s Nghiên c u Ph n
Proton và Ion (FAIR) t i GSI, Cơ s Chùm Ion Phóng x t i RIKEN Nh t B n, và Cơ s
Chùm ð ng v Hi m trư ng ð i h c bang Michigan Mĩ s cho phép các nhà nghiên c u
ñ y xa hơn n a nh ng h giàu neutron nh t. ðã có nghiên c u cho r ng nh ng h như th có
th có nh ng tính ch t v t lí r t khác v i v t ch t h t nhân bình thư ng, k c nh ng l p “da”
neutron bên ngoài. Nh ng h t nhân này là nh ng m nh quan tr ng trong trò chơi s n sinh
nh ng nguyên t b n trong t nhiên nhưng, ít nh t là hi n nay, nh ng h giàu neutron nh t v n
c khó n m b t ñư c.
Tóm t t
• M t m c tiêu ch nh c a v t lí h t nhân là t o ra và nh n d ng nh ng nguyên t m i, t
ñó xác ñ nh l i các gi i h n c a b ng tu n hoàn hóa h c
• Nh ng thách th c tương t xu t hi n khi t o ra nh ng h t nhân “l ” – bi n th c a
nh ng nguyên t hi n có v i t s proton trên neutron cao ho c th p khác thư ng
• Nh ng h t nhân n ng l có th ñư c t o ra ho c b ng cách h p nh t nh ng h t nhân
nh hơn ho c b ng cách bóc chúng ra kh i nh ng h t nhân n ng hơn
• Các n l c ñang tri n khai nh m xác nh n các tiên ñoán v nh ng nguyên t “siêu
n ng” b n hơn và s ng dai hơn v i s lư ng “th n kì” neutron và proton
Tham kh o
N Al-Dahan et al. 2009 Nuclear structure southeast of 208Pb: isomeric states in 208Hg
and 209Tl Phys. Rev. C 80 061302(R)
A B Garnsworthy et al. 2008 Neutron–proton pairing competition in N = Z nuclei:
metastable state decays in the proton dripline nuclei 82Nb and 86Tc Phys. Lett. B 660
326
Yu Ts Oganessian et al. 2011 Eleven new heaviest isotopes of elements Z = 105 to
Z = 117 identified among the products of the 249Bk + 48Ca reactions Phys. Rev. C 83
054315
T Sumikama et al. 2011 Structural evolution in the neutron-rich nuclei 106Zr and 108Zr
Phys. Rev. Lett. 106 202501
http://thuvienvatly.com | 63
WWW.THUVIENVATLY.COM
Bản Tin Vật Lý
Tháng 12 - 2011
© Thư Viện Vật Lý
www.thuvienvatly.com
banquantri@thuvienvatly.com
Tháng 12 năm 2011
Nội dung:
Trần Nghiêm
Lucky_Rua
123physics
Xuân Nguyễn
Hoài Ân
KaDick
Taluma
Biên tập: Trần Triệu Phú – trieuphu@thuvienvatly.com
Thiết kế bìa: Trần Triệu Phú
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.