Bạn có bao giờ muốn thấy một lõi lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động không? Một thuật toán máy tính mới phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kì (DOE) cho phép các nhà khoa học nhìn thấy sự phân hạch hạt nhân chi tiết cụ thể hơn nhiều so với trước đây.

Một đội gồm các kĩ sư hạt nhân và nhà khoa học máy tính tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne đang phát triển bộ mã truyền tải neutron UNIC, cái cho phép các nhà nghiên cứu lần đầu tiên thu được một mô tả chi tiết cao của lõi lò phản ứng hạt nhân.

Bộ mã trên có thể thiết yếu trong sự phát triển của các lò phản ứng hạt nhân an toàn, tiện lợi và thân thiện môi trường. Để mô phỏng dạng hình học phức tạp của một lõi lò phản ứng đòi hỏi hàng tỉ nguyên tố không gian, hàng trăm góc và hàng nghìn nhóm năng lượng – tất cả những yêu cầu đó dẫn tới bài toán cỡ nghìn triệu triệu lời giải khả dĩ.

Nhà hải dương học người Mĩ Uwalter Munk vừa được Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển trao giải Crafoord năm nay cho ngành vật lí địa cầu.

Munk được vinh danh “cho những đóng góp tiên phong và cơ bản của ông cho sự hiểu biết của chúng ta về sự lưu thông đại dương, thủy triều và sóng, và vai trò của chúng trong động lực học của Trái đất”.

Walter Munk đã nhận một bản sao của “ván lướt sóng” cổ đại từ Hội Groundwell nhằm tôn vinh nghiên cứu tiên phong của ông về sóng đại dương (2007). Ảnh: Chuck Colgan

Các nhà vật lí ở Đức khẳng định đã bẫy được các ion độc thân lần đầu tiên bằng laser – một thành tựu có thể mở rộng cánh cửa đến những mô phỏng tiên tiến của các hệ lượng tử.

Trước đây, việc bẫy các hạt nguyên tử tuân theo một quy luật cơ bản: sử dụng trường điện từ tần số vô tuyến (RF) đối với các ion, và laser quang học đối với các hạt trung hòa, thí dụ như các nguyên tử. Đây là vì các trường RF chỉ có thể tác dụng lực điện lên các điện tích; việc cố gắng sử dụng chúng trên các hạt trung hòa sẽ có ít tác dụng. Mặt khác, laser có thể lái mô men lưỡng cực của các hạt trung hòa về phía giữa của chùm tia. Nhưng bẫy quang học thu được tương đối yếu, và vì thế các ion – nhạy với điện trường tản lạc – dễ dàng thoát ra ngoài.

Ánh sáng laser: các nhà vật lí ở Đức là những người đầu tiên bẫy được một ion bằng phương tiện quang học. (Ảnh: David Marchal)

Cho lắng những lớp kết tinh cực mỏng thuộc những chất khác nhau lên trên một chất nền – một quá trình gọi là “mọc ghép” – là công đoạn quan trọng đối với việc sản xuất các dụng cụ bán dẫn. Nhưng các nhà vật lí lâu nay không hiểu nổi tại sao một số chất hình thành nên những lớp bằng phẳng có trật tự, còn một số chất khác mọc lên những cấu trúc gồ ghề kiểu mô ụ. Mặc dù các nhà nghiên cứu đã tạo ra được những mô hình mọc ghép hỗ trợ cho ngành công nghiệp vi điện tử, nhưng cái tỏ ra không thể là thấy được từng nguyên tử di chuyển như thế nào từ vị trí này sang vị trí khác trên bề mặt trong khi hình thành nên một lớp vì các nguyên tử quá nhỏ bé và di chuyển quá nhanh.

Tuy nhiên, giờ thì Itai Cohan và các đồng sự tại trường đại học Cornell ở Mĩ vừa thu được kiến thức quan trọng về sự mọc ghép bởi việc chế tạo những lớp kết tinh gồm các hạt “keo”, chúng to hơn nguyên tử và chuyển động chậm hơn nhiều. Họ tiến hành công việc này bằng cách gắn một lớp gói chặt gồm những quả cầu plastic đường kính 1 µm lên trên một chất nền phẳng, sau đó dìm vào một dung dịch gồm những quả cầu ấy. Những quả cầu này tự do chìm lắng lên trên bề mặt kết tinh, nơi đó chúng từ từ hình thành nên một lớp mỏng.

Bốn ảnh chụp ở bốn thời điểm khác nhau trong một thí nghiệm tăng trưởng tinh thể. Ảnh: nhóm Itai Cohen.