Thứ Bảy 31/05/2014 - 08:38

Cách biến ánh sáng thành vật chất sau 80 năm tìm kiếm

Các nhà khoa học vật lý thuộc Phòng thí nghiệm vật lý Blackett, Đại học Hoàng gia London đã khám phá ra cách tạo ra vật chất từ ánh sáng, một kỳ tích vốn được cho là điều không thể khi giả thuyết này lần đầu tiên được đưa ra vào 80 năm về trước.

Các lý thuyết mô tả mối tương tác ánh sáng và vật chất.

Các lý thuyết mô tả mối tương tác ánh sáng và vật chất.

Các nhà vật lý đã tìm ra một phương pháp khá đơn giản để chứng minh một giả thuyết đã được các nhà khoa học Breit và Wheeler lần đầu tiên đưa ra vào năm 1934. Breit và Wheeler cho rằng, có thể biến ánh sáng thành vật chất bằng va đập của hai hạt ánh sáng (photon) với nhau để tạo ra một electron và một positron, một phương pháp đơn giản nhất biến ánh sáng thành vật chất đã được dự đoán.
 
Lập luận này về mặt lý thuyết được cho là đúng, nhưng Breit và Wheeler cũng không hy vọng bất cứ ai có thể chứng minh thực tế tiên đoán của họ. Điều đó chưa bao giờ được quan sát thấy trong phòng thí nghiệm và những thí nghiệm trước đây để chứng thực điều đó cần bổ sung thêm các hạt nặng năng lượng cao.

Công trình nghiên cứu mới, được công bố trên Tạp chí Nature Photonics cho thấy lần đầu tiên giả thuyết Breit-Wheeler được chứng minh thực tế như thế nào. Thí nghiệm va đập photon-photon có thể chuyển hóa ánh sáng trực tiếp thành vật chất sử dụng một công nghệ có sẵn hiện nay sẽ là loại thí nghiệm vật lý năng lượng cao mới.
 
Thí nghiệm này sẽ tái tạo lại quá trình vô cùng quan trọng trong 100 giây đầu tiên của vũ trụ và cũng được quan sát thấy trong các vụ nổ tia gamma, là những vụ nổ lớn nhất trong vũ trụ, một trong những bí ẩn lớn nhất chưa được giải đáp của khoa học vật lý.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu các vấn đề không liên quan trong năng lượng nhiệt hạch và họ nhận ra rằng điều đang nghiên cứu có thể áp dụng cho giả thuyết Breit-Wheeler. Bước đột phá đã được tạo ra trong sự cộng tác với một nhà vật lý lý thuyết của Viện Vật lý hạt nhân Max Planck.

Chứng minh giả thuyết Breit-Wheeler sẽ cung cấp mảnh ghép cuối cùng của một mảng câu đố vật lý mô tả những cách thức đơn giản nhất về mối tương tác ánh sáng và vật chất. Sáu mảnh ghép khác, trong đó có Lý thuyết Dirac năm 1930 về sự triệt tiêu các electron và positron và lý thuyết của Einstein năm 1905 về hiệu ứng quang điện, tất cả đều là những nghiên cứu đã đoạt giải thưởng Nobel (xem hình vẽ trên).

Giáo sư Steve Rose thuộc Khoa vật lý, Đại học Hoàng gia London cho biết: “Mặc dù tất cả các nhà vật lý đều thừa nhận giả thuyết Breit-Wheeler là đúng, nhưng họ đều không ngờ rằng điều đó sẽ xảy ra ngay trong phòng thí nghiệm. Giờ đây điều đáng ngạc nhiên là khám phá về cách làm thế nào để tạo ra vật chất trực tiếp từ ánh sáng lại có thể sử dụng một công nghệ hiện đã có. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy ý tưởng để thực hiện thí nghiệm mang tính bước ngoặt này”.

Thí nghiệm máy gia tốc hạt được các nhà khoa học đề xuất bao gồm hai bước chủ yếu. Thứ nhất, các nhà khoa học sẽ sử dụng tia laze cường độ cực mạnh để tăng tốc các electron đạt gần bằng vận tốc ánh sáng. Sau đó họ sẽ bắn các electron vào một panen bằng vàng để tạo nên một chùm photon có năng lượng cao gấp hàng tỷ lần so với ánh sáng nhìn thấy.

Trong bước thí nghiệm tiếp theo, các nhà khoa học sử dụng một chiếc hộp vàng nhỏ được gọi là “hohlraum” (theo tiếng Đức có nghĩa là “phòng trống”). Các nhà khoa học sẽ bắn tia laze năng lượng cao vào mặt bên trong của chiếc hộp bằng vàng để tạo ra một trường bức xạ nhiệt qua đó tạo ra ánh sáng tương tự như ánh sáng phát ra từ các ngôi sao.

Sau đó họ sẽ định hướng chùm photon được tạo ra trong bước thí nghiệm ban đầu đi qua tâm của chiếc hộp, khiến cho chùm photon phát ra từ hai nguồn va đập vào nhau và tạo ra các electron và positron. Có thể phát hiện ra sự hình thành các electron và positron khi chúng thoát ra khỏi chiếc hộp.

Theo Oliver Pike, lãnh đạo nhóm nghiên cứu cho biết, mặc dù lý thuyết khá đơn giản về khái niệm, nhưng để chứng minh bằng thực nghiệm là điều rất khó khăn. Chúng ta đã phát triển ý tưởng, và thiết kế thử nghiệm có thể thực hiện tương đối dễ dàng nhờ vào công nghệ hiện tại. Điều bất ngờ là chiếc hộp hohlraums, ngoài các ứng dụng truyền thống trong nghiên cứu năng lượng nhiệt hạch, nó còn cung cấp các điều kiện hoàn hảo để tạo ra cỗ máy va đập photon.

Công trình nghiên cứu được tài trợ bởi Hội đồng nghiên cứu khoa học và kỹ thuật vật lý của Anh (EPSRC), Viện nghiên cứu John Adams về máy gia tốc và Công ty vũ khí nguyên tử AWE, được thực hiện phối hợp với Viện nghiên cứu Max Planck tại Kernphysik.

Theo NASATI

---------------------------------------------------------------------------------------------

Mọi liên hệ về viết bài tin cho chuyên mục Khoa học xin gửi tới: thaolam@dantri.com.vn

Tag :
MỚI NHẤT
Kết nối được với tàu vũ trụ “lưu lạc” 17 năm
Kết nối được với tàu vũ trụ “lưu lạc” 17 năm

Một nhóm các nhà khoa học đã chính thức liên lạc lại được với ISEE-3, con tàu vũ trụ đã chấm dứt hoạt động từ 17 năm qua sau khi Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) quyết định trao quyền kiểm soát con tàu cho họ.

Thứ ba, 03/06/2014 - 08:56

Tương lai cây trồng biến đổi gen ở VN dưới góc nhìn của tiến sỹ Anh
Tương lai cây trồng biến đổi gen ở VN dưới góc nhìn của tiến sỹ Anh

(Dân trí) - Trong chuyến công tác tại Việt Nam gần đây, tiến sỹ Graham Brookes, Viện PG Economics, Anh quốc, đã có cuộc trao đổi về cây trồng biến đổi gen nói chung và tương lai cây trồng biến đối gen ở Việt Nam nói riêng.

Thứ hai, 02/06/2014 - 05:19

Xem phim khiêu dâm dễ làm đàn ông teo não
Xem phim khiêu dâm dễ làm đàn ông teo não

Những người đàn ông thường xuyên xem sách báo, phim ảnh khiêu dâm có thể đang tự làm teo não của họ cũng như gây "đơ" phản ứng trước các kích thích tình dục, theo một nghiên cứu mới.

Thứ hai, 02/06/2014 - 09:34

Sắp dịch chuyển được con người trong chớp mắt?
Sắp dịch chuyển được con người trong chớp mắt?

Việc dịch chuyển con người xuyên không gian chỉ trong chớp mắt có thể sắp trở thành hiện thực sau những thành công bước đầu của một thử nghiệm "viễn tải" mang tính đột phá.

Thứ hai, 02/06/2014 - 09:31

Những loài hoa có hình dạng mà con người chỉ biết ngả mũ thán phục
Những loài hoa có hình dạng mà con người chỉ biết ngả mũ thán phục

(Dân trí) - Hoa, ngoài việc mang hương sắc cho đời, nó còn là một cơ quan sinh sản để duy trì nòi giống và đây được xem như mục đích tự thân của nó.

Thứ hai, 02/06/2014 - 09:30

Máy in trái cây 3D
Máy in trái cây 3D

Hãng Dovetailed đã phát triển thành công máy in 3D có khả năng "in trái cây" với hình dạng 3 chiều trong không gian.

Thứ hai, 02/06/2014 - 09:16

Mắt khỏe hơn nhờ ăn nho
Mắt khỏe hơn nhờ ăn nho

(Dân trí) - Các nhà nghiên cứu của ĐH Miami, Mỹ vừa phát hiện ra rằng ăn nhiều nho giúp bảo vệ và duy trì võng mạc khỏi thoái hóa.

Thứ hai, 02/06/2014 - 09:13

ĐH Nguyễn Tất Thành xây dựng trung tâm phát triển kỹ thuật cao 1.100 tỷ đồng
ĐH Nguyễn Tất Thành xây dựng trung tâm phát triển kỹ thuật cao 1.100 tỷ đồng

(Dân trí)-Sáng nay, Trường ĐH Nguyễn Tất Thành khởi công dự án Trung tâm phát triển Kỹ thuật cao tại khu công nghệ cao TPHCM với tổng kinh phí 1.100 tỷ đồng. Dịp này trường cũng tổ chức kỷ niệm 103 năm ngày Bác Hồ ra đi tìm đường cứu nước và 15 năm ngày truyền thống trường.

Chủ nhật, 01/06/2014 - 04:04

Phương pháp mới khai thác nhiệt thải
Phương pháp mới khai thác nhiệt thải

Các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đã mất hàng thập kỷ để tìm cách khai thác phần nào năng lượng nhiệt thải từ các qui trình công nghiệp và các nhà máy điện.

Thứ bảy, 31/05/2014 - 08:48

Những điều phụ nữ nên biết về khả năng chăn gối
Những điều phụ nữ nên biết về khả năng chăn gối

Một chuyên gia sản phụ khoa uy tín của Mỹ, tác giả của 2 cuốn sách y học về sức khỏe tình dục của phái yếu, đã tiết lộ những điều phụ nữ nên biết, nhưng thường không được bác sĩ chuyên khoa hướng dẫn về cách khắc phục những trục trặc trong chuyện chăn gối của họ.

Thứ bảy, 31/05/2014 - 08:46

Lộ diện "Tam giác quỷ” trong không gian
Lộ diện "Tam giác quỷ” trong không gian

"Tam giác quỷ Bermuda" trong không gian là biệt danh dành cho một trong những khu vực bức xạ nguy hiểm nhất mà con người từng chạm trán trong hành trình thám hiểm vũ trụ.

Thứ bảy, 31/05/2014 - 08:43

Cơ chế di truyền mới bảo vệ thực vật khỏi ngộ độc kẽm
Cơ chế di truyền mới bảo vệ thực vật khỏi ngộ độc kẽm

Kẽm cần cho thực vật sinh trưởng và phát triển, nhưng khi hàm lượng kẽm trong đất cao, nó có thể làm cho thực vật bị ngộ độc. Do vậy, thực vật phải kích hoạt các cơ chế có khả năng ứng phó với áp lực đó.

Thứ bảy, 31/05/2014 - 08:40

ĐÁNG QUAN TÂM
ĐH Bách khoa Hà Nội: 390 công trình dự thi nghiên cứu khoa học
ĐH Bách khoa Hà Nội: 390 công trình dự thi nghiên cứu khoa học

(Dân trí) - Ghi nhận những kết quả nghiên cứu khoa học đạt được trong phong trào sinh viên nghiên cứu khoa học, sáng nay 30/5, Trường ĐH Bách khoa Hà Nội đã tổ chức hội nghị tổng kết hoạt động nghiên cứu khoa học và trao giải thưởng cho các công trình đạt giải.

Thứ sáu, 30/05/2014 - 02:15

Tuyệt chiêu cải thiện đời sống chăn gối
Tuyệt chiêu cải thiện đời sống chăn gối

Các nhà nghiên cứu phát hiện, những gì chúng ta làm ngay sau khi ân ái có thể tạo ảnh hưởng rất lớn đến sự thành công của mối quan hệ đôi lứa.

Thứ sáu, 30/05/2014 - 09:17

Sử dụng não để kiểm soát máy bay
Sử dụng não để kiểm soát máy bay

(Dân trí) - Viên phi công đội một chiếc mũ màu trắng với vô số dây cáp kèm theo. Ánh mắt của anh ấy tập trung vào đường băng phía trước. Bất ngờ thanh điều khiển bắt đầu di chuyển như một phép màu. Chiếc máy bay nghiêng cánh và sau đó tiến thẳng về phía đường băng.

Thứ sáu, 30/05/2014 - 09:13

Thay đổi ở não của trẻ bị tiểu đường típ 1
Thay đổi ở não của trẻ bị tiểu đường típ 1

(Dân trí) - Theo một nghiên cứu mới của Australia, một biến chứng nghiêm trọng của bệnh tiểu đường típ 1 được gọi là nhiễm toan cetondo tiểu đường (DKA) có thể gây ra những thay đổi tạm thời ở não của trẻ em mới được chẩn đoán mắc bệnh.

Thứ sáu, 30/05/2014 - 09:13

Các nhà khoa học tìm ra cách thức dự đoán bệnh tự kỷ
Các nhà khoa học tìm ra cách thức dự đoán bệnh tự kỷ

(Dân trí) - Các nhà khoa học Canada cho biết họ đã lần ra được manh mối giữa mã di truyền với bệnh tự kỷ, ghép lại với những cái mà các nhà nghiên cứu tin rằng có thể thiết lập được một công thức giúp xác định tình trạng bệnh tự kỷ sớm hơn ở trẻ em.

Thứ sáu, 30/05/2014 - 09:11

Học càng sớm càng tốt cho não bộ
Học càng sớm càng tốt cho não bộ

(Dân trí) - Sử dụng bộ não của bạn- đặc biệt trong khoảng thời gian vị thành niên có thể giúp các tế bào não sống lâu hơn cũng như tạo ra nhiều ảnh hưởng tới việc não bộ sẽ hoạt động như thế nào sau tuổi dậy thì.

Thứ sáu, 30/05/2014 - 09:09

Tìm ra chất mới chống lại vũ khí hóa học
Tìm ra chất mới chống lại vũ khí hóa học

(Dân trí) - Các nhà nghiên cứu tại Đại học bang Orego đã phát hiện ra một số hợp chất tên là polyoxoniobates có thể giảm bớt hoặc khử sạch các chất gây kích thích thần kinh như khí sarin.

Thứ năm, 29/05/2014 - 09:23

Thiết bị in 3D giống gan có thể khử độc máu
Thiết bị in 3D giống gan có thể khử độc máu

Các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại học California ở San Diego, Hoa Kỳ đã chế tạo được thiết bị in 3D mô phỏng chức năng gan, có khả năng khử độc máu một cách an toàn.

Thứ năm, 29/05/2014 - 09:21

Robot thông minh biết nói chuyện hài hước
Robot thông minh biết nói chuyện hài hước

Các nhà khoa học Nhật Bản vừa mới giới thiệu một mẫu robot biết đùa và thậm chí còn có khả năng nhận biết lúc nào câu đùa của nó trở nên vô vị.

Thứ năm, 29/05/2014 - 09:19

Lợi ích và tác hại của khoai tây
Lợi ích và tác hại của khoai tây

(Dân trí) - Khoai tây là nguồn cung cấp vitamin C và B6, kali, mangan, chất xơ, photpho, niacin (còn được gọi là vitamin B3, axit nicotinic hay vitamin PP) và axit pantothenic (vitamin B5).

Thứ năm, 29/05/2014 - 09:18

Lập hồ sơ DNA để bảo vệ san hô
Lập hồ sơ DNA để bảo vệ san hô

(Dân trí) - Để ngăn chặn sự biến mất của các rạn san hô, các chuyên gia Nhật Bản tiến hành thành lập hồ sơ DNA cho tất cả san hô Acropora.

Thứ năm, 29/05/2014 - 09:15

Thảm cảnh của “dị nhân” có khuôn mặt tan chảy
Thảm cảnh của “dị nhân” có khuôn mặt tan chảy

Suốt 50 năm qua, một người đàn ông Ấn Độ phải chung sống với một chứng bệnh lạ, khiến khuôn mặt của ông trông như đang tan chảy với các khối thịt lủng lẳng.

Thứ tư, 28/05/2014 - 08:52