Lần đầu tiên biến ánh sáng thành 'chất siêu rắn'

Theo dõi Báo Gia Lai trên Google News

Mặc dù các nhà khoa học đã từng tạo ra chất siêu rắn từ các nguyên tử trước đây, nhưng đây là trường hợp đầu tiên kết hợp ánh sáng và vật chất để tạo ra siêu rắn và mở ra cánh cửa mới cho việc nghiên cứu vật lý vật chất ngưng tụ.

Hình minh họa trừu tượng về ánh sáng chuyển động như một chất lỏng. Các nhà khoa học gần đây đã biến ánh sáng thành 'siêu rắn', cho thấy các đặc tính của cả chất rắn và chất lỏng. (Ảnh: Getty Images)
Hình minh họa trừu tượng về ánh sáng chuyển động như một chất lỏng. Các nhà khoa học gần đây đã biến ánh sáng thành 'siêu rắn', cho thấy các đặc tính của cả chất rắn và chất lỏng. (Ảnh: Getty Images)

Siêu rắn là gì?

Siêu rắn là trạng thái vật chất kỳ lạ được định nghĩa bởi cơ học lượng tử, trong đó các hạt ngưng tụ thành một chất rắn kết tinh có trật tự nhưng cũng di chuyển như chất lỏng không có độ nhớt. (Độ nhớt đề cập đến ma sát bên trong của một chất, chi phối mức độ chảy trơn tru của chất đó). Thông thường, chất rắn không tự di chuyển, nhưng siêu rắn thay đổi hướng và mật độ tùy thuộc vào tương tác của các hạt trong khi vẫn duy trì cấu trúc mạng có tổ chức.

Tại sao chất siêu rắn lại lạnh?

Siêu rắn cần nhiệt độ cực thấp để hình thành - thường rất gần với độ không tuyệt đối (- 273,15 độ C). Hầu hết các hạt phải chiếm trạng thái năng lượng thấp nhất có thể và nhiệt làm cho các hạt nhảy lên nhảy xuống như những đứa trẻ dễ bị kích động trong hố bóng.

Nếu vật liệu đủ lạnh, nhiệt độ không còn che khuất cách các hạt tương tác với nhau nữa. Thay vào đó, các hiệu ứng nhỏ của cơ học lượng tử trở thành các yếu tố quyết định cách vật liệu hoạt động.

Tại sao chất lỏng lại không có độ nhớt?

Độ nhớt là thước đo mức độ dễ dàng mà chất lỏng thay đổi hình dạng. Chất lỏng có độ nhớt cao hơn có xu hướng bám dính vào chính nó nhiều hơn và do đó, chống lại chuyển động. Tất cả các chất lỏng, ngoại trừ siêu lỏng và siêu rắn, đều có một lượng độ nhớt nhất định.

Ví dụ, chất lỏng không có độ nhớt là heli được làm lạnh đến nhiệt độ trong vòng vài độ không tuyệt đối. Các hạt không hoàn toàn đứng yên ở độ không tuyệt đối; - chúng dao động một chút do nguyên lý bất định. Trong trường hợp của đồng vị heli-4, chúng dao động rất nhiều - đủ để khiến một mẫu heli-4 không thể trở thành chất rắn ở độ không tuyệt đối, trừ khi có áp suất khoảng 25 atm được áp dụng để thực sự nén các hạt lại với nhau.

Sự dao động của Helium-4 ở độ không tuyệt đối và các hiện tượng lượng tử khác gây ra một số thay đổi mạnh mẽ trong cách chất lỏng hoạt động. Nó ngừng ma sát (và do đó, không có độ nhớt) và có thể nhanh chóng hút chính nó ra khỏi các thùng chứa.

Làm thế nào chúng ta có thể biến ánh sáng thành chất rắn?

Siêu rắn đã được tạo ra từ khí nguyên tử trước đây. Tuy nhiên, nghiên cứu mới sử dụng một cơ chế mới dựa trên các đặc tính của hệ thống "polariton".

Polariton được hình thành bằng cách ghép các photon (ánh sáng) và các quasiparticle như exciton thông qua tương tác điện từ mạnh. Các đặc tính của chúng cho phép chúng ngưng tụ thành trạng thái năng lượng thấp nhất có thể theo cách tương tự như một số khí nguyên tử. Nói cách khác, ánh sáng được ghép với vật chất và cùng nhau, chúng có thể được ngưng tụ thành siêu rắn.

Tại sao chất siêu rắn lại hữu ích?

Siêu rắn rất quan trọng để nghiên cứu vì chúng cho thấy tác động của các tương tác lượng tử nhỏ giữa các hạt mà không có nhiệt độ cản trở. Khi chúng ta lập bản đồ về hành vi và đặc điểm của siêu rắn, chúng ta thực sự đang xem xét cách các nguyên tử và hạt được kết hợp với nhau. Điều này dạy chúng ta về thế giới chúng ta đang sống ở cấp độ cơ bản.

Với nhiều nghiên cứu và phát triển hơn, siêu rắn có thể được sử dụng cho máy tính lượng tử, siêu dẫn, chất bôi trơn không ma sát và các ứng dụng mà chúng ta thậm chí còn chưa nghĩ đến. Có rất nhiều khả năng mà chúng ta vẫn chưa khám phá ra - và việc tạo ra siêu rắn từ ánh sáng là một bước tiến lớn.

Theo Hà Thu (TPO)

Có thể bạn quan tâm

Bước tiến mới trong chuyển đổi số chính quyền

Nền tảng "trợ lý ảo": Bước tiến mới trong chuyển đổi số chính quyền ở Gia Lai

(GLO) - Việc mở rộng nền tảng “trợ lý ảo” MyGPTs từ cấp sở đến toàn bộ 135 xã, phường đã góp phần nâng cao hiệu quả xử lý công việc cho cán bộ, đồng thời hỗ trợ người dân và doanh nghiệp tiếp cận thông tin, thủ tục hành chính nhanh chóng, chính xác và minh bạch hơn.

Bệnh viện Đa khoa Gia Lai tổ chức hội nghị Khoa học cấp cơ sở năm 2025

Bệnh viện Đa khoa Gia Lai tổ chức hội nghị Khoa học cấp cơ sở năm 2025

(GLO)- Ngày 12-12, tại phường Pleiku, Bệnh viện Đa khoa Gia Lai tổ chức Hội nghị Khoa học cấp cơ sở năm 2025 với chủ đề: “Nghiên cứu khoa học-Đổi mới-Chia sẻ-Phát triển”. Hội nghị có sự tham dự của gần 100 y-bác sĩ Bệnh viện Đa khoa Gia Lai và đại diện lãnh đạo các bệnh viện địa bàn phía Tây tỉnh.

Chỉ mất 1,5 giây để cấy chip vào não người

Chỉ mất 1,5 giây để cấy chip vào não người

(GLO)- Mới đây, Neuralink-Công ty chip não do tỷ phú Elon Musk sáng lập-đã công bố một bước tiến vượt bậc khi rút ngắn thời gian cấy ghép điện cực xuống mức kỷ lục chỉ còn 1,5 giây; đồng thời giảm 95% chi phí sản xuất và mở rộng thử nghiệm cho bệnh nhân.

Hội thảo đánh giá kết quả thực hiện đề án về truy xuất nguồn gốc

Gia Lai: Tiếp tục hoàn thiện cơ chế, hỗ trợ doanh nghiệp ứng dụng hệ thống truy xuất nguồn gốc

(GLO)- Sáng 12-12, Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Gia Lai tổ chức hội thảo đánh giá kết quả thực hiện Đề án triển khai, áp dụng và quản lý hệ thống truy xuất nguồn gốc (Đề án 100) giai đoạn 2020-2025; đồng thời thảo luận định hướng, giải pháp cho giai đoạn 2026-2030.

Gần 100 nhà khoa học quốc tế dự Hội thảo Chẩn đoán phân tử trong vi sinh vật và bệnh năm 2025.

Gần 100 nhà khoa học thế giới dự hội thảo về chẩn đoán phân tử trong vi sinh vật và bệnh

(GLO)- Gần 100 nhà khoa học, nhà nghiên cứu trẻ, nghiên cứu sinh và sinh viên đến từ 14 quốc gia trên thế giới tham dự Hội thảo Quốc tế về Chẩn đoán phân tử trong vi sinh vật và bệnh (MDMD) năm 2025. Hội thảo được tổ chức thường kỳ từ năm 2022, do Hội Khoa học Gặp gỡ Việt Nam và ICISE tổ chức.

Gia Lai tổ chức Hội thảo STEM-Robotics năm 2025

Gia Lai tổ chức hội thảo STEM-Robotics năm 2025

(GLO)- Sáng 29-11, tại Nhà Thiếu nhi phường Pleiku, Trung tâm Khám phá Khoa học và Đổi mới sáng tạo (Sở Khoa học và Công nghệ Gia Lai) tổ chức hội thảo STEM-Robotics năm 2025 với chủ đề “Phát triển kỹ năng giảng dạy STEM Robotics: Xu hướng mới, thách thức và giải pháp thực tiễn”.

null