NASA cùng Stanford phát triển hệ thống dò sóng hấp dẫn bằng nguyên tử
bk9sw
9 nămBình luận: 43
atom-interferometry-2-resized.jpg
Hình ảnh mô phỏng sóng hấp dẫn được tạo nên từ một biến động của một hệ sao đôi.

Sóng hấp dẫn là một trong những chìa khóa quan trọng của ngành vật lý. Được dự đoán bởi nhà vật lý học thiên tài Albert Einstein vào năm 1916 qua thuyết tương đối, sóng hấp dẫn có thể giúp các nhà khoa học lý giải nhiều điều bí ẩn về nguồn gốc của vũ trụ nếu như họ có thể phát hiện ra chúng. Vì vậy, các nhà nghiên cứu tại đại học Stanford và trung tâm du hành không gian Goddard của NASA đã phát triển một kỹ thuật đo giao thoa nguyên tử mới, đủ nhạy để có thể lần đầu tiên ghi lại sóng hấp dẫn.

Sóng hấp dẫn là những gợn sóng xuất hiện tại thể liên tục không gian-thời gian do các sự kiện lớn trong vũ trụ gây ra chẳng hạn như một vụ va chạm giữa các ngôi sao khổng lồ hoặc vụ nổ Big Bang. Khi sóng được tạo ra thì đó cũng là lúc vũ trụ rung lên như một cái chiên. Nếu được nghiên cứu, những con sóng này có thể cung cấp những thông tin quý giá cho các nhà khoa học về mọi thứ, từ lỗ đen cho đến khoảnh khắc đầu tiên của vụ nổ Big Bang.

Vấn đề đối với các nhà khoa học là sóng hấp dẫn rất "yếu" và khi Trái Đất đi qua khu vực có sóng hấp dẫn, nó chỉ giãn ra rồi co lại trong một kích thước chỉ bằng chiều rộng của một nguyên tử. Do đó, không có gì ngạc nhiên khi những phản hồi siêu nhỏ của sóng hấp dẫn rất khó để các hệ thống nhạy nhất hiện nay phát hiện. Điều mà nhóm nghiên cứu Stanford/Goddard đang cố gắng thực hiện là kết hợp với công ty AOSense, Inc có trụ sở tại Sunnyvale, California để phát triển một hệ thống đo giao thoa sử dụng các nguyên tử thay vì ánh sáng siêu nhạy.

atom-interferometry-0.JPG Hệ thống laser dải rộng giúp phát hiện sóng hấp dẫn.

Máy đo giao thoa là một thiết bị có thể phát hiện những thay đổi rất nhỏ với độ chính xác cao. Loại máy đo giao thoa phổ biến được trang bị trong các phòng thí nghiệm thường sử dụng ánh sáng, ngoài ra sóng radio, tia X và nhiều loại sóng khác cũng có thể sử dụng được. Nguyên lý cơ bản của máy đo giao thoa là một tia sáng sẽ được chiếu qua một bộ phân chùm và được chia thành 2 chùm tia mới. Trong đó, một chùm tia sẽ phản xạ khỏi một thấu kính được đặt cố định; từ đó nó di chuyển đến một camera hoặc một máy dò. Chùm tia còn lại sẽ chiếu qua một thứ gì đó mà các nhà khoa học muốn đo. Sau đó phản xạ lại một thấu kính thứ 2, dội ngược trở lại về bộ phân chùm và hướng thẳng vào một camera hoặc máy dò. 2 chùm tia sẽ giao thoa với nhau khi chạm trán, qua đó tạo nên một hình mẫu giao thoa.

Quảng cáo



Từ đó, nếu có điều gì làm thay đổi một trong các chùm tia, chẳng hạn như khoảng cách di chuyển của chùm tia bị thay đổi bởi những phân mảnh cực nhỏ, thay đổi này sẽ thể hiện ngay trên hình mẫu giao thoa và các nhà khoa học có thể suy ra sự thay đổi này lớn như thế nào. Độ nhạy của các hệ thống phụ thuộc vào độ dài bước sóng sử dụng, khoảng cách đường đi của sóng và độ ổn định của hệ thống.

Đối với hệ thống giao thoa nguyên tử, nhóm nghiên cứu Stanford/Goddard đang khai thác một cơ chế lượng tử khá kỳ quặc trong đó nhấn mạnh rằng: nếu như các sóng ánh sáng có thể hoạt động như các hạt được gọi là photon thì ngược lại nếu một nguyên tử được làm lạnh gần bằng 0, nó sẽ mang những tính chất tương tự của sóng.

atom-interferometry-3.jpg
Tháp thả cao 10 m tại đại học Stanford.

Những gì mà nhóm nghiên cứu sẽ thực hiện là đưa một đám mây chứa các nguyên tử Rubidium (Rb) trung hòa vào trong một tháp cao 10 m được dựng tại tầng hầm của phòng thí nghiệm vật lý đại học Stanford. Khi đám mây nguyên tử rơi từ đỉnh tháp xuống dưới, chúng sẽ được bắn phá bởi các tia laser để làm lạnh và khiến chúng tản ra. Do các tính chất đặc biệt của cơ học lượng tử, các nguyên tử Rb hoạt động như một tia sáng giao thoa dội ngược trở lại, các tia laser sẽ tạo thành một chiếc máy dò đóng vai trò như bộ phân chùm và thấu kính, trong khi các nguyên tử sẽ phát ra các "sóng vật chất" nhờ được đưa về trạng thái "chồng lên nhau" (superposition).

Kết quả cuối cùng là tạo thành một hệ thống đo giao thoa có thể phát hiện những thay đổi chỉ 1 picomet (= 1 x 10^-9 mm). Để dễ hình dung hơn, một nguyên tử Heli có bề rộng chỉ 62 picomet.

Nhóm nghiên cứu hy vọng thiết bị này không chỉ đủ nhạy để có thể phát hiện sóng hấp dẫn mà còn có thể được sử dụng trên hệ thống dẫn đường siêu chính xác của máy bay, tàu ngầm và các vệ tinh khám phá thiên thể. Nếu công nghệ trên được chứng minh thành công, nhóm nghiên cứu sẽ lên kế hoạch áp dụng nó vào một sứ mạng không gian bao gồm 3 vệ tinh bay theo một đội hình tam giác với khoảng cách từ 500 đến 5000 km để tạo nên một hệ thống đo giao thoa nguyên tử thậm chí còn nhạy hơn.

Theo: Gizmag; NASA
43 bình luận
chỉ có nasa mới hiểu được
madam77
TÍCH CỰC
9 năm
Người mĩ luôn tiên phong trong Lĩnh vực công nghệ cao ,chẳng bù cho vn Mình ....nghĩ lại thấy buồn
@madam77 hic, tớ cũng đâu muốn đâu, tại cái avata thấy mắc ói của pác thui mà, nhìn nó biết pác như nào rùi, ko thẻm chém nữa
shyaken
ĐẠI BÀNG
9 năm
@madam77
ngoài Nga, Trung Quốc, có kể thêm thì chắc là thêm dc Nhật Bản ra còn nước nào dư tiền đi nghiên cứu thế nữa đâu bác 😁 chưa nên buồn vội 😃 cứ cố gắng giúp nước nhà phát triển đã rồi sẽ có ngày Việt Nam sánh ngang các cường quốc năm châu :D
madam77
TÍCH CỰC
9 năm
@phaikodo Đã nói vậy còn ráng chém nữa ,đúng thật là .....
Buồn gì bạn, Việt Nam không thể đủ nhân lực và vật lực để đầu tư cho những dự án như thế này...kể cả có giàu hơn Nhật. Một đất nước đang phát triển thì cách tối ưu nhất chính là tận dụng công nghệ của các nước phát triển. Đối với nước ta mà nói Vật lý lí thuyết có quan trọng như vậy ko?
mình nghĩ ánh sáng cũng cấu tạo từ hạt, trong khi ánh sáng di chuyển nhanh hơn hạt thì có lợi thế hơn chứ:rolleyes:
@cucunktvn Ánh sáng vừa có tính chất hạt vừa có tính chất sóng, hạt photon có khối lượng nghỉ=0 và mang năng lượng!
hay quá sắp có những phát hiện thú vị
mình người thường đọc ko hiểu gì.
Ánh sáng, sóng, hạt, hạt mít 😁
Bao giờ Việt nam mới có dàn máy như thế này
wow1712
ĐẠI BÀNG
9 năm
@Q.GT có lẽ khi thằng Mỹ nó dùng hỏng vài ba lần gì đấy xong rồi bán cho VN dùng.
@Q.GT bao giờ ko còn người hỏi bao giờ thì VN có
dinhdung11
ĐẠI BÀNG
9 năm
Tớ chỉ sợ NASA mở đường cho bọn Alien tìm đến quả đất thôi!
@dinhdung11 Xem phim Battle Ship 2012 chưa 😆 đúng y như những gì bạn nói luôn 😃)
@habu@
TÍCH CỰC
9 năm
@machao_mengqi Phim này phần đầu xem hay, phàn cuối thấy nó sao sao ấy, có j đó ko thuyết phục!
@@habu@
Công nghệ cao mà lại thua chiếc tàu cùi ở đoạn cuối 😔 không hiểu đc 1 dân tộc ngoài hành tinh thiện chiến mà lại thua tụi trái đất. Đạo diễn bí bài nên phần cuối không thuyết phục.
bernerasu
TÍCH CỰC
9 năm
coi Promethues, thấy hay, và ý tưởng khủng khiếp thật, có vẻ giống như phần đầu của series Alien quá. chắc từ những phát minh như thế này mới tìm cách bắt vật chất làm theo ý mình được
Bá chủ thế giới oy` :| . Từ lĩnh vực công nghệ đến quân sự , vũ trụ , khoa học ... không có gì là Mỹ đứng sau ai cả :oops:
@The_Avengers_0410 có độ cùn với cù nhầy là thua việt nam😁
@The_Avengers_0410 có độ cùn với cù nhầy là thua việt nam😁
@The_Avengers_0410 Ở Mỹ gì cũng nhất hết. Ăn xin với nghiện hút cũng nhiều nhất luôn hjhj
@buisuoi sao biết hay vậy.mình ở Mỹ sao ko biết ta. Những cái nhất bạn kia nói có sai gì ko ?
toan chat xam
tunga6
ĐẠI BÀNG
9 năm
đến chúa còn không hiểu đc... tại sao con ng lại giỏi thế 😁
@habu@
TÍCH CỰC
9 năm
@tunga6 Wow thêm 1 con chiên!
matrix8145
TÍCH CỰC
9 năm
Sai chính tả:
Chiêng chứ không phải chiên.
con nguoi dung la gioi that
Bạn vào game CF phần xem Replay rồi bật nên là ok .
Cái này chỉ có các nhà bác học mới hiểu, nghe nói VN mình nhiều bác học lắm mà, sao k thấy làm mà toàn nói là sao
mr_tam
TÍCH CỰC
9 năm
@thanhdat276 quan trọng là có kinh phí thì có đủ sức làm nổi ko, thậm chí đưa cho chúng ta cả bản tk cũng chưa chắc làm nổi ý chứ.

mà thấy các nghiên cứu, công nghệ mới thấy họ toàn từ các trường đại học ra ý nhỉ.








  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2021 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: 209 Đường Nam Kỳ Khởi Nghĩa, Phường 7, Quận 3, TP.HCM
  • Số điện thoại: 02862713156
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019