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

Gần 30 nhà khoa học trẻ từ 9 quốc gia tham dự Trường học Việt Nam về Vật lý Thiên văn lần thứ 10

Gần 30 nhà khoa học trẻ từ 9 quốc gia tham dự Trường học Việt Nam về Vật lý Thiên văn lần thứ 10

(GLO)- Chiều 27-7, tại Trung tâm Quốc tế Khoa học và Giáo dục liên ngành (ICISE), Hội Khoa học Gặp gỡ Việt Nam phối hợp với ICISE và một số nhà thiên văn là thành viên Hội Thiên văn Vũ trụ Việt Nam khai mạc Trường học Việt Nam về Vật lý Thiên văn lần thứ 10 (VSOA10).

Đưa khoa học lượng tử và bán dẫn đến gần hơn với công chúng

Đưa khoa học lượng tử và bán dẫn đến gần hơn với công chúng

(GLO)- Là sự kiện mở đầu chuỗi “Đường đến Lượng tử Việt Nam”, Hội nghị quốc tế về lượng tử và bán dẫn diễn ra ngày 27-7 đã quy tụ gần 1.000 đại biểu là nhà khoa học, chuyên gia cùng đông đảo học sinh, sinh viên. Sự kiện này đã đưa khoa học lượng tử và bán dẫn đến gần hơn với công chúng.

Phó Chủ tịch UBND tỉnh Lâm Hải Giang: Gia Lai muốn đưa công nghệ lượng tử đến gần người dân và giới trẻ

E-magazine Gia Lai muốn đưa công nghệ lượng tử đến gần người dân và giới trẻ

(GLO)- Năm Lượng tử Gia Lai 2026 sẽ diễn ra với chuỗi hoạt động khoa học, công nghệ quy mô quốc tế, quy tụ các nhà khoa học, chuyên gia, doanh nghiệp và tài năng trẻ trong nước, quốc tế. Đây là một trong những sự kiện trọng điểm về khoa học, công nghệ của tỉnh trong năm 2026.

viettel-gia-lai-dong-hanh-cung-khach-hang-chuyen-tu-2G-len-4G/5G

Viettel Gia Lai đồng hành cùng khách hàng chuyển từ 2G lên 4G/5G

(GLO)- Sau hơn 3 thập kỷ đồng hành cùng người dùng, mạng 2G tại Việt Nam dự kiến ngừng hoạt động hoàn toàn trong tháng 9 tới. Để bảo đảm việc liên lạc không bị gián đoạn, Viettel Gia Lai khuyến cáo và tích cực hỗ trợ khách hàng chủ động bật VoLTE, đổi sang SIM 4G hoặc eSIM

Khai mạc Tuần lễ thiên văn cộng đồng quốc tế 2026

Khai mạc Tuần lễ thiên văn cộng đồng quốc tế 2026

(GLO)- Với chủ đề "Gateway to the Stars - Cánh cổng vươn tới những vì sao", Tuần lễ Thiên văn Cộng đồng Quốc tế năm 2026 chính thức khai mạc sáng 24-7 tại Trung tâm khám phá khoa học và đổi mới sáng tạo (phường Quy Nhơn Nam) với nhiều hoạt động chuyên môn, trải nghiệm và giao lưu hấp dẫn.

Những diễn giả đáng chờ đợi tại Lễ khai mạc Năm Lượng tử Gia Lai 2026

Những diễn giả đáng chờ đợi tại Lễ khai mạc Năm Lượng tử Gia Lai 2026

(GLO)- Không chỉ đánh dấu thời khắc khởi đầu Năm Lượng tử Gia Lai 2026, lễ khai mạc còn quy tụ những chuyên gia hàng đầu thế giới và Việt Nam. Những góc nhìn về kinh tế sáng tạo, khoa học mở và công nghệ lượng tử được kỳ vọng sẽ truyền cảm hứng cho cộng đồng và mở ra nhiều cơ hội hợp tác mới.

VCCA 2026: Đưa nghiên cứu vào thực tiễn

VCCA 2026: Đưa nghiên cứu vào thực tiễn

(GLO)- Không chỉ giới thiệu các kết quả nghiên cứu mới, Hội nghị Quốc tế về Điều khiển, Tự động hóa và Chuyển đổi số năm 2026 (VCCA 2026) còn là diễn đàn kết nối các nhà khoa học, doanh nghiệp và cơ sở đào tạo, thúc đẩy chuyển giao công nghệ vào thực tiễn.

null