Phương trình Einstein '100 năm tuổi' lần đầu tiên được sử dụng để tạo ra vật chất từ ánh sáng

Hiền Trang
24/08/2021 18:06
D

Theo phương trình nổi tiếng "100 năm tuổi" của Einstein E=mc2 khi hai hạt ánh sáng va chạm nhau tạo ra một cặp vật chất - phản vật chất đã được các nhà khoa học ngày nay ứng dụng tạo ra các hạt vật chất trong phòng thí nghiệm.

Cụ thể, nếu cho hai photon, các hạt mang năng lượng của ánh sáng, đập vào nhau đủ mạnh, bạn có thể tạo ra được vật chất dưới dạng một electron và một phản vật chất đối lập với nó, một positron.

Từ lý thuyết này, vào năm 1934 các nhà vật lý Mỹ Gregory Breit và John Wheeler đã đề xuất một quy trình để tạo ra vật chất từ ánh sáng, được gọi là quy trình Breit-Wheeler. Tuy nhiên cho đến nay, quy trình này vẫn là một trong những thách thức khó khăn nhất của ngành vật lý – chủ yếu bởi vì các photon va chạm cần phải là các tia gamma năng lượng cao, một điều hiện bất khả thi đối với cá nhà khoa học.

Phương trình Einstein nổi tiếng lần đầu tiên được sử dụng để tạo ra vật chất từ ánh sáng

Nhiều thử nghiệm thay thế khác đã chỉ ra rằng vật chất được tạo ra từ nhiều photon, nhưng chúng lại không đủ các dữ liệu cần thiết để chứng minh một cách rõ ràng quy trình nói trên.

Mới đây, các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven ở New York thông báo rằng họ đã tìm ra một lối đi vòng để vượt qua trở ngại đó.

Sử dụng thiết bị của phòng thí nghiệm có tên gọi Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC – Máy va chạm Ion nặng Tương đối tính), họ có thể tạo ra các phép đo phù hợp với những dự đoán về hành vi kỳ lạ của các hạt.

"Trong nghiên cứu của mình, Breit và Wheeler đã nhận ra rằng điều gần như bất khả thi." Zhangbu Xu, nhà vật lý tại Phòng thí nghiệm Brookhaven, cho biết. "(Vào thời điểm đó) laser thậm chí còn chưa tồn tại! Nhưng Breit và Wheeler đã đề xuất một giải pháp thay thế: tăng tốc các hạt ion. Và giải pháp thay thế của họ chính xác là những gì chúng tôi đang làm với RHIC."

Thay vì trực tiếp gia tốc các hạt photon, các nhà nghiên cứu tăng tốc 2 ion vàng – các hạt nhân nguyên tử đã bị loại bỏ electron và vì vậy có điện tích dương – trong một máy gia tốc lặp lớn, trước khi cho chúng đi qua nhau và va chạm. Khi các hạt mang điện này di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, chúng cũng mang theo một trường điện từ xung quanh mình. Bên trong trường điện từ này là một đám mây các hạt photon "ảo" đi cùng chúng.

Các hạt ảo là những hạt chỉ tồn tại trong một thời gian rất ngắn khi có sự nhiễu loạn trong các trường tồn tại giữa các hạt thực. Chúng không có cùng khối lượng với các hạt thực giống chúng (nhưng không giống các hạt photon thực không có khối lượng, các hạt photon ảo lại có khối lượng).

Trong thí nghiệm này, khi các ion lướt qua nhau ở khoảng cách gần, hai đám mây photon ảo của chúng chuyển động nhanh đến mức chúng hoạt động như thể chúng có thật. Kết quả là khi các hạt ảo này va chạm vào nhau – các nhà khoa học phát hiện thấy chúng tạo ra một cặp positron và electron rất giống thật.

Nói cách khác, trong khi chưa thể tạo ra các photon thật đủ nhanh để va chạm vào nhau tạo ra vật chất, các nhà khoa học đã cho các "photon ảo" xung quanh những ion tốc độ cao va chạm nhau. Với cặp electron-positron - hay cặp vật chất và phản vật chất - mà họ phát hiện ra từ thí nghiệm, các photon ảo cho thấy cũng có thể sinh ra vật chất.

Để chắc chắn phát hiện này có thể chứng minh cho quy trình Breit-Wheeler hay các hạt ảo càng giống thật càng tốt, các nhà vật lý phải đảm bảo rằng những photon ảo của họ hoạt động giống như các hạt thật. Để kiểm tra hành vi của các hạt photon ảo, các nhà vật lý phát hiện và phân tích các góc tạo thành của hơn 6.000 cặp electron-positron được tạo ra từ thí nghiệm này.

Khi hai hạt thật va chạm vào nhau, sản phẩm phụ được tạo ra ở các góc khác nhau so với khi các hạt được tạo ra từ hai hạt ảo. Nhưng trong thí nghiệm này, sản phẩm phụ bật ra từ va chạm của các hạt ảo bật có góc tương tự như sản phẩm phụ từ các hạt thật. Vì vậy, các nhà nghiên cứu có thể xác nhận rằng những hạt mà họ nhìn thấy đang hoạt động như thể chúng được tạo ra bởi một tương tác thực sự. Cuối cùng họ đã chứng minh thành công quy trình Breit-Wheeler.

Các nhà nghiên cứu cũng đo lường mức năng lượng và sự phân tán của hệ chất này. "Chúng đồng nhất với các tính toán lý thuyết về những gì sẽ xảy ra với các hạt photon thật." Daniel Brandenburg, nhà vật lý học tại Brookhaven, cho biết trong tuyên bố.

Dù sao đi nữa, ngay cả khi các photon ảo này hoạt động giống như hạt thật, không thể phủ nhận chúng vẫn là các hạt ảo. Điều này làm dấy lên câu hỏi liệu thí nghiệm này trình diễn đúng với quy trình Breit-Wheelr hay không, nhưng đây rõ ràng là bước tiến quan trọng đầu tiên cho đến khi các nhà vật lý phát triển được tia laser đủ mạnh để trình diễn quy trình này bằng các photon thật.

 Theo Tạp chí Điện tử

Bình luận

Tối thiểu 10 chữ Tiếng việt có dấu Không chứa liên kết

Gửi bình luận

Tin cùng chuyên mục

Băng vĩnh cửu tan chảy ở Bắc Cực: Mối nguy hiện hữu khi các chất lưu giữ trong đó thoát ra môi trường

Băng vĩnh cửu tan chảy ở Bắc Cực: Mối nguy hiện hữu khi các chất lưu giữ trong đó thoát ra môi trường

Sinh vật ăn kim loại 'extremophile' - Hứ hẹn kỷ nguyên 'xanh hoá' ngành công nghiệp luyện kim

Sinh vật ăn kim loại 'extremophile' - Hứ hẹn kỷ nguyên 'xanh hoá' ngành công nghiệp luyện kim

JNJ-A07 - Hợp chất mới có thể phát triển thành giải pháp điều trị sốt xuất huyết

JNJ-A07 - Hợp chất mới có thể phát triển thành giải pháp điều trị sốt xuất huyết

Singapore: Biến đổi vỏ sầu riêng thành băng keo cá nhân kháng khuẩn

Singapore: Biến đổi vỏ sầu riêng thành băng keo cá nhân kháng khuẩn

Phát hiện mới nhất về nguồn gốc của virus SARS-CoV-2 từ loài dơi móng ngựa lây sang người

Phát hiện mới nhất về nguồn gốc của virus SARS-CoV-2 từ loài dơi móng ngựa lây sang người

Vật liệu nano siêu chống thấm nước - phát minh hữu ích của Đại học Central Florida

Vật liệu nano siêu chống thấm nước - phát minh hữu ích của Đại học Central Florida

Ý tưởng siêu du thuyền tự vận hành bởi ‘Cánh buồm mặt trời’

Ý tưởng siêu du thuyền tự vận hành bởi ‘Cánh buồm mặt trời’

Nhiệt độ lạnh nhất mà con người biết đến là bao nhiêu?

Nhiệt độ lạnh nhất mà con người biết đến là bao nhiêu?

Bước đột phá lớn trong việc sản xuất Lithium từ chất thải nhiên liệu hóa thạch

Bước đột phá lớn trong việc sản xuất Lithium từ chất thải nhiên liệu hóa thạch

Hé lộ những bí ẩn trong thư gửi thế hệ mai sau ở Nhà máy Thủy điện Hòa Bình

Hé lộ những bí ẩn trong thư gửi thế hệ mai sau ở Nhà máy Thủy điện Hòa Bình

NASA phát hiện tiểu hành tinh bay qua Trái Đất thứ 1000

NASA phát hiện tiểu hành tinh bay qua Trái Đất thứ 1000

Loài thằn lằn lớn nhất thế giới Rồng Komodo đứng trước nguy cơ tuyệt chủng vĩnh viễn

Loài thằn lằn lớn nhất thế giới Rồng Komodo đứng trước nguy cơ tuyệt chủng vĩnh viễn

Tin mới cập nhật

Google Pixel 6 Pro – chiếc Flagship ‘siêu nhẹ’ được mong đợi nhất chính thức được ra mắt

Google Pixel 6 Pro – chiếc Flagship ‘siêu nhẹ’ được mong đợi nhất chính thức được ra mắt

Tiếng bíp khó chịu: Giải pháp hiệu quả ngăn chặn đi xe điện trên vỉa hè

Tiếng bíp khó chịu: Giải pháp hiệu quả ngăn chặn đi xe điện trên vỉa hè

Mùa lạnh ở Trung Quốc khiến giá than càng tăng cao

Mùa lạnh ở Trung Quốc khiến giá than càng tăng cao

Vắng khách, tài xế taxi “rầu rĩ” đi làm trong những ngày hoạt động trở lại

Vắng khách, tài xế taxi “rầu rĩ” đi làm trong những ngày hoạt động trở lại

'Trò chơi con mực' - 'Bom tấn' mang lại lợi nhuận 'kếch xù' cho Netflix

'Trò chơi con mực' - 'Bom tấn' mang lại lợi nhuận 'kếch xù' cho Netflix

Khủng hoảng năng lượng - Hồi chuông 'cảnh tỉnh' nhân loại trước sự phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch

Khủng hoảng năng lượng - Hồi chuông 'cảnh tỉnh' nhân loại trước sự phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch

Dòng người 'vật vã' di chuyển trên tuyến đường 'đau khổ' Hà Nội

Dòng người 'vật vã' di chuyển trên tuyến đường 'đau khổ' Hà Nội

'Vũ trụ ảo' - Hướng đi liệu có giúp Facebook tìm lại 'hào quang' trong 'bão' dồn dập

'Vũ trụ ảo' - Hướng đi liệu có giúp Facebook tìm lại 'hào quang' trong 'bão' dồn dập

Phân tích kỹ thuật chứng khoán phiên chiều 18/10: VN-Index vẫn 'lình xình' dưới mốc kháng cự

Phân tích kỹ thuật chứng khoán phiên chiều 18/10: VN-Index vẫn 'lình xình' dưới mốc kháng cự

Hàn Quốc yêu cầu Apple 'cởi trói' phương thức thanh toán trên App Store

Hàn Quốc yêu cầu Apple 'cởi trói' phương thức thanh toán trên App Store

Bitcoin 'công phá' mốc 60 nghìn USD do đâu?

Bitcoin 'công phá' mốc 60 nghìn USD do đâu?

Quảng Ninh: Tạm giữ 2.000 tai nghe không có nhãn hiệu

Quảng Ninh: Tạm giữ 2.000 tai nghe không có nhãn hiệu

Tin đọc nhiều

Băng vĩnh cửu tan chảy ở Bắc Cực: Mối nguy hiện hữu khi các chất lưu giữ trong đó thoát ra môi trường

Băng vĩnh cửu tan chảy ở Bắc Cực: Mối nguy hiện hữu khi các chất lưu giữ trong đó thoát ra môi trường

Sinh vật ăn kim loại 'extremophile' - Hứ hẹn kỷ nguyên 'xanh hoá' ngành công nghiệp luyện kim

Sinh vật ăn kim loại 'extremophile' - Hứ hẹn kỷ nguyên 'xanh hoá' ngành công nghiệp luyện kim

Phát hiện mới nhất về nguồn gốc của virus SARS-CoV-2 từ loài dơi móng ngựa lây sang người

Phát hiện mới nhất về nguồn gốc của virus SARS-CoV-2 từ loài dơi móng ngựa lây sang người

Loài thằn lằn lớn nhất thế giới Rồng Komodo đứng trước nguy cơ tuyệt chủng vĩnh viễn

Loài thằn lằn lớn nhất thế giới Rồng Komodo đứng trước nguy cơ tuyệt chủng vĩnh viễn

Lần đầu tiên quan sát được sự chuyển động của nguyên tử Hydro trong các phân tử nước lỏng

Lần đầu tiên quan sát được sự chuyển động của nguyên tử Hydro trong các phân tử nước lỏng

Người La Mã cổ đại có đời sống ẩm thực 'chất' con người ngày nay

Người La Mã cổ đại có đời sống ẩm thực 'chất' con người ngày nay

Tác động của đèn LED với côn trùng khiến các nhà khoa học cũng phải bất ngờ

Tác động của đèn LED với côn trùng khiến các nhà khoa học cũng phải bất ngờ

Ngọn núi từng cao nhất ở Thụy Điển giảm độ cao 2 mét chỉ trong 1 năm

Ngọn núi từng cao nhất ở Thụy Điển giảm độ cao 2 mét chỉ trong 1 năm

Nghiên cứu mới: Virus corona đã gây đại dịch từ cách đây 20.000 năm

Nghiên cứu mới: Virus corona đã gây đại dịch từ cách đây 20.000 năm

Một ngày trên sao Kim gần bằng một năm trên Trái Đất

Một ngày trên sao Kim gần bằng một năm trên Trái Đất

Video xem nhiều

Ford F-150 Lightning 2022 ra mắt: Bán tải chạy điện giá khởi điểm chưa đến 40 nghìn USD

Ford F-150 Lightning 2022 ra mắt: Bán tải chạy điện giá khởi điểm chưa đến 40 nghìn USD

Mazda2 2021 Collection ra mắt Thái Lan: Bản nâng cấp vượt trội về công nghệ

Mazda2 2021 Collection ra mắt Thái Lan: Bản nâng cấp vượt trội về công nghệ

Honda MSX 125 Grom 2021 mẫu xe côn tay phiên bản đường đua

Honda MSX 125 Grom 2021 mẫu xe côn tay phiên bản đường đua

Đánh giá iPhone SE 2020: Nhiều công nghệ để yêu, ít chi tiêu

Đánh giá iPhone SE 2020: Nhiều công nghệ để yêu, ít chi tiêu

Thông điệp lan tỏa mùa dịch COVID-19

Thông điệp lan tỏa mùa dịch COVID-19

Hà Nội họp khẩn, Chủ tịch Nguyễn Đức Chung Báo cáo về trường hợp thứ 17 nhiễm Covid 19

Hà Nội họp khẩn, Chủ tịch Nguyễn Đức Chung Báo cáo về trường hợp thứ 17 nhiễm Covid 19

Lộ diện siêu xe hypercar Czinger 21C tăng tốc 0-100km/h chưa tới 2 giây

Lộ diện siêu xe hypercar Czinger 21C tăng tốc 0-100km/h chưa tới 2 giây

Xiaomi ra mắt Mi 10 và Mi 10 Pro: chip Snapdragon 865 và camera 108MP

Xiaomi ra mắt Mi 10 và Mi 10 Pro: chip Snapdragon 865 và camera 108MP

Một ngày trải nghiệm giấc mơ trở thành tay đua F1 chuyên nghiệp ở Nhật Bản

Một ngày trải nghiệm giấc mơ trở thành tay đua F1 chuyên nghiệp ở Nhật Bản

Bắc Sơn mây hát

Bắc Sơn mây hát

Chiếc điều hòa cá nhân này của Sony là tất cả những gì bạn cần để sống sót qua mùa hè nóng nực

Chiếc điều hòa cá nhân này của Sony là tất cả những gì bạn cần để sống sót qua mùa hè nóng nực

Những gì bạn muốn biết về 5G

Những gì bạn muốn biết về 5G

Chip xử lý A15 Bionic của Apple có gì mới
15/09/2021
Sex Education mùa 3 được Netflix công chiếu vào 17/9
14/09/2021
iPhone 13 không thay đổi nhiều về ngoại hình, camera được nâng cấp mạnh
13/09/2021
Cách xem trực tiếp sự kiện ra mắt iPhone 13 và Apple Watch 7
10/09/2021
VNEID của Bộ Công an khác các ứng dụng đang được vận hành?
10/09/2021
'Cái tôi' thời 4.0 và tính hai mặt của mạng xã hội
04/09/2021
'Muôn màu' cảm xúc của trẻ trong ngày khai giảng online
24/08/2021
Chủ tịch Chu Ngọc Anh giải toả 'ách tắc' về Giấy đi đường cho người dân Thủ đô
10/08/2021
Hà Nội: Người dân cần nhiều giấy tờ hơn là 'Giấy đi đường'
10/08/2021
Hàng loạt Macbook M1 tự dưng vỡ màn hình, Apple có đồng ý bảo hành?
02/08/2021
6 bộ phim hay nhất để xem trên VieON
29/01/2021
Bắc Ninh: Không ký kết triển khai dự án Owifi 5G với CSE Singapore
27/06/2020
Bị World Bank cấm dự thầu 7 năm, công ty Sao Bắc Đẩu thừa nhận sai sót
27/06/2020
Wefinex - Mô hình hoạt động đa cấp "đội lốt" đầu tài chính trên mạng internet
10/06/2020
Khai trừ MISA khỏi Câu lạc bộ Chữ ký số và Giao dịch điện tử Việt Nam
27/05/2020
Chuyển đổi số - Nên hiểu như thế nào cho đúng
25/05/2020
Cách chuyển tập tin sang máy tính mới
10/11/2019
VNPT, MobiFone, VTC sẽ hoàn thành cổ phần hóa trước năm 2021
20/08/2019
5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?
26/07/2019
Nhận diện hành vi lừa đảo trên không gian mạng
25/07/2019
Truyền hình OTT - Hướng đi mới của các “nhà Đài”
24/07/2019
Tiến sĩ Trần Văn Mạnh (Trung tâm Khuyến nông Quốc gia) đánh giá, việc phát triển sản xuất rau ứng dụng công nghệ cao nói riêng và sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao nói chung là hướng đi đúng, tạo động lực mới cho ngành nông nghiệp Việt Nam.
Kinh nghiệm quá hữu ích. Cần phổ biến ngay cho các cháu nhỏ.
Chúc mừng ngày thành lập ngành Bưu điện Việt Nam
Bài viết rất hay và ý nghĩa về eKGIS và hội thảo CNTT. Cảm ơn tác giả
Tình yêu , cống hiến ,nổ lực đã vượt qua những trở ngại tưởng chừng như không bao giờ qua được. Chúc Mừng Con người Đẹp , chúng tôi luôn tự hào !
Giờ mình mới biết - Chúc mừng chúc mừng con người Đẹp
Một con người dùng cả một cuộc đời cho tình yêu thiên nhiên . Ông đã đóng góp cống hiến cho nghành thực vật học nước nhà bảo tồn phát triển những loài lan quí hiếm . Xin chúc ngài có một sinh nhật ngài ấm áp hạnh phúc bên người thân . Mong xã hội và trên toàn thế giới có nhiều người tâm huyết như ông . Xin chúc cho tình cảm hữu nghị giữa hai đất nước TL & VN luôn bền chặt và thắm thiết . VN luôn yêu quí các bạn !
Con này chắc không bằng con Netgear Orbi RBS40 đâu mình đã dùng thử và đã lắp đặt nhiều nhà , cơ quan, resort , văn phòng , showroom . Con netgear Orbi có app kiểm tra từ xa và loại đối tượng thông qua tắt ip đối tượng đó
Nhu cầu tuyển dụng tăng gấp đột biến 4 lần trong một thời gian ngắn điều đó phản ánh tỉ lệ thất nghiệp trong những tháng đầu năm là 3/4 do ảnh hưởng của đại dịch covid-19 đây là một điều đáng buồn, rồi các cử nhân, kỹ sư sẽ đi đâu về đâu trong giai đoạn bất ổn này. Để cân bằng lại có thể mất một thời gian dài.