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

Sẽ sớm có công nghệ nước siêu tinh khiết mới?

Sẽ sớm có công nghệ nước siêu tinh khiết mới?

MOST: Hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời dưới dạng lỏng

MOST: Hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời dưới dạng lỏng

Bé trai tài năng hơn bé gái - Định kiến giới vẫn còn tồn tại nặng nề trên thế giới

Bé trai tài năng hơn bé gái - Định kiến giới vẫn còn tồn tại nặng nề trên thế giới

Máy bay không người lái có thể mô phỏng lại hoạt động của chim

Máy bay không người lái có thể mô phỏng lại hoạt động của chim

Hệ thống miễn dịch bẩm sinh bảo vệ trẻ em ít bị nhiễm COVID-19 thể nặng

Hệ thống miễn dịch bẩm sinh bảo vệ trẻ em ít bị nhiễm COVID-19 thể nặng

COVID-19 là phần lớn nguyên nhân dẫn đến hội chứng trầm cảm ở người bệnh

COVID-19 là phần lớn nguyên nhân dẫn đến hội chứng trầm cảm ở người bệnh

Công bố kết quả giải trình tự 1.000 hệ gene người Việt: Giúp điều trị y tế chính xác hơn

Công bố kết quả giải trình tự 1.000 hệ gene người Việt: Giúp điều trị y tế chính xác hơn

Công nghệ mRNA - 'Mũi tiêm kích' tiên phong của nhân loại trong điều trị các bệnh nan y

Công nghệ mRNA - 'Mũi tiêm kích' tiên phong của nhân loại trong điều trị các bệnh nan y

Tiếp xúc với không khí ô nhiễm mức độ cao khiến bộ não người có thể bị lão hoá thêm 15 năm

Tiếp xúc với không khí ô nhiễm mức độ cao khiến bộ não người có thể bị lão hoá thêm 15 năm

Vật liệu chống cháy - Công trình đưa tên tuổi Tiến sĩ người Việt trở thành nhà khoa học hàng đầu Australia

Vật liệu chống cháy - Công trình đưa tên tuổi Tiến sĩ người Việt trở thành nhà khoa học hàng đầu Australia

Công nghệ tái tạo hoàn toàn bằng tái chế pin EV được phát triển đầu tiên trên thế giới

Công nghệ tái tạo hoàn toàn bằng tái chế pin EV được phát triển đầu tiên trên thế giới

Trái đất vẫn tăng thêm 2,4 độ C bất chấp COP26 được thực thi trên toàn cầu

Trái đất vẫn tăng thêm 2,4 độ C bất chấp COP26 được thực thi trên toàn cầu

Tin mới cập nhật

MWC 2024: Huawei giới thiệu loạt sản phẩm & công nghệ mới

MWC 2024: Huawei giới thiệu loạt sản phẩm & công nghệ mới

Keysight ra mắt nền tảng đo kiểm Wi-Fi 7

Keysight ra mắt nền tảng đo kiểm Wi-Fi 7

MWC 2024: Những công nghệ mới đáng chú ý

MWC 2024: Những công nghệ mới đáng chú ý

Tập đoàn Siemens ngỏ ý muốn tham gia Dự án đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam

Tập đoàn Siemens ngỏ ý muốn tham gia Dự án đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam

Chiến lược mới của Google nhằm thống trị thị trường AI

Chiến lược mới của Google nhằm thống trị thị trường AI

Đóng góp của chuyên gia WIPO vào việc xây dựng bộ chỉ số đổi mới sáng tạo cấp địa phương

Đóng góp của chuyên gia WIPO vào việc xây dựng bộ chỉ số đổi mới sáng tạo cấp địa phương

Bác sĩ cảnh báo việc tự ý truyền đạm tại nhà tiềm ẩn nhiều nguy hiểm

Bác sĩ cảnh báo việc tự ý truyền đạm tại nhà tiềm ẩn nhiều nguy hiểm

Keysight mở rộng danh mục máy phân tích nguồn tín hiệu cho các ứng dụng số không dây, radar và tốc độ cao

Keysight mở rộng danh mục máy phân tích nguồn tín hiệu cho các ứng dụng số không dây, radar và tốc độ cao

Quá trình xây dựng bộ chỉ số sáng tạo cấp địa phương ở Việt Nam ra sao?

Quá trình xây dựng bộ chỉ số sáng tạo cấp địa phương ở Việt Nam ra sao?

Sinh viên Việt Nam công bố nghiên cứu mới về mô hình AI đa ngôn ngữ tại hội nghị AAAI

Sinh viên Việt Nam công bố nghiên cứu mới về mô hình AI đa ngôn ngữ tại hội nghị AAAI

Elon Musk và Neuralink: Cấy chip não và triển vọng tương lai

Elon Musk và Neuralink: Cấy chip não và triển vọng tương lai

Sự trở về của các tài năng công nghệ: Nguồn lực mới cho Startup Việt Nam

Sự trở về của các tài năng công nghệ: Nguồn lực mới cho Startup Việt Nam

Tin đọc nhiều

Hệ thống miễn dịch bẩm sinh bảo vệ trẻ em ít bị nhiễm COVID-19 thể nặng

Hệ thống miễn dịch bẩm sinh bảo vệ trẻ em ít bị nhiễm COVID-19 thể nặng

COVID-19 là phần lớn nguyên nhân dẫn đến hội chứng trầm cảm ở người bệnh

COVID-19 là phần lớn nguyên nhân dẫn đến hội chứng trầm cảm ở người bệnh

Công bố kết quả giải trình tự 1.000 hệ gene người Việt: Giúp điều trị y tế chính xác hơn

Công bố kết quả giải trình tự 1.000 hệ gene người Việt: Giúp điều trị y tế chính xác hơn

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

Con người - Động vật bậc cao nhất nhưng lại cô đơn nhất trên hành tinh của mình

Con người - Động vật bậc cao nhất nhưng lại cô đơn nhất trên hành tinh của mình

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

Quasar: Những 'đèn hiệu' cực sáng trong Vũ trụ

Quasar: Những 'đèn hiệu' cực sáng trong Vũ trụ

Việt Nam nuôi cấy và phân lập thành công virus corona mới

Việt Nam nuôi cấy và phân lập thành công virus corona mới

Video xem nhiều

Đại học Miami tạo ra cảm biến chất lượng không khí phát hiện Covid-19

Đại học Miami tạo ra cảm biến chất lượng không khí phát hiện Covid-19

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

Thông điệp lan tỏa mùa dịch COVID-19

Thông điệp lan tỏa mùa dịch COVID-19

Clip: Khuyến cáo đối với người lao động, người làm việc, người bán hàng tại khu dịch vụ trong dịch Covid-19

Clip: Khuyến cáo đối với người lao động, người làm việc, người bán hàng tại khu dịch vụ trong dịch Covid-19

Cỗ xe lai phản lực tăng tốc từ 0 - 1010 km/h trong 50 giây tham vọng phá kỷ lục thế giới

Cỗ xe lai phản lực tăng tốc từ 0 - 1010 km/h trong 50 giây tham vọng phá kỷ lục thế giới

“Rắn tiên tri” dự đoán đội tuyển Việt Nam thắng Thái Lan

“Rắn tiên tri” dự đoán đội tuyển Việt Nam thắng Thái Lan

Pretzel - Bánh quy cây: Biểu tượng văn hoá châu Âu với nhiều tranh cãi về nguồn gốc

Pretzel - Bánh quy cây: Biểu tượng văn hoá châu Âu với nhiều tranh cãi về nguồn gốc

Làm thế nào để nâng cao tương tác giữa loa và phòng nghe hiệu quả

Làm thế nào để nâng cao tương tác giữa loa và phòng nghe hiệu quả

Trực tiếp: Apple ra mắt Iphone 11 tại Cupertino, California, Mỹ

Trực tiếp: Apple ra mắt Iphone 11 tại Cupertino, California, Mỹ

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

5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?

5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?

Bàn về tầm nhìn và các trụ cột của công nghệ thông tin di động 6G
04/03/2022
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
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
Chống thất thu thuế là thách thức lớn đối với nền kinh tế số
29/04/2020
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