Những hình ảnh nhiều màu sắc này là một phần của dự án công bố hồi tuần trước nhằm tạo ra một bảng tuần hoàn của những hình dạng dùng cho hình học mà Dmitri Mendeleev đã làm cho hóa học hồi thế kỉ thứ 19. Dự án kéo dài ba năm trên sẽ mang lại một tài nguyên hữu dụng cho cả các nhà toán học lẫn nhà vật lí lí thuyết để hỗ trợ cho các tính toán trong nhiều lĩnh vực đa dạng, từ lí thuyết số cho đến vật lí nguyên tử. Những những người muốn mua bảng tuần hoàn kiểu mới ấy có lẽ phải đầu tư cho một sân chơi lớn hơn khi mà có đến hàng nghìn viên gạch cấu trúc cơ bản như thế này, từ đó có thể tạo ra tất cả những hình dạng khác.
“Bảng tuần hoàn là một trong những công cụ quan trọng nhất trong ngành hóa học. Nó liệt kê các nguyên tử mà mọi vật chất cấu tạo nên từ đó, và giải thích hóa tính của chúng”, phát biểu của nhà lãnh đạo dự án Alessio Corti tại trường Imperial College ở nước Anh. “Công trình của chúng tôi hướng đến mục tiêu làm cái tương tự cho những hình dạng ba, bốn, và năm chiều – để xây dựng một danh mục liệt kê hết những viên gạch cấu trúc hình học và khám phá tính chất của từng viên gạch bằng những phương trình tương đối đơn giản”.
Các nhà khoa học đang tìm kiếm những hình dạng, như “biến thể Fano”, là những viên gạch cấu trúc cơ bản và không thể chia nhỏ thành những hình dạng đơn giản hơn nữa. Họ đi tìm các biến thể Fano bằng cách đi tìm lời giải cho một biến thể của lí thuyết dây, lí thuyết tìm cách hợp nhất cơ học lượng tử với thuyết hấp dẫn. Lí thuyết dây giả định rằng ngoài không gian và thời gian, còn có những chiều và những hạt tiềm ẩn khác có thể biểu diễn bằng sự dao động của những sợi dây nhỏ xíu chứa đầy trong vũ trụ.
Theo các nhà nghiên cứu, các nhà vật lí có thể nghiên cứu những hình dạng này để hình dung ra những đặc điểm như không-thời gian Einstein hoặc các hạt hạ nguyên tử. Tuy nhiên, để cho các hình dạng thật sự biểu diễn những lời giải thực tế, các nhà nghiên cứu phải khảo sát những lát cắt của biến thể Fano gọi là bậc 3 Calabi-Yau. “Những bậc 3 Calabi-Yau này cung cấp những hình dạng khả dĩ của những chiều bổ sung cuộn lại của vũ trụ của chúng ta”, Tom Coates, một thành viên khác của đội Imperial, giải thích.
Các bậc 3 Calabi-Yau là những không gian cong 3 chiều nên người ta khó hình dung ra chúng. Ảnh bên trái thu được bằng cách đưa một bậc 3 Calabi-Yau vào một không gian phẳng 4 chiều và sau đó chụp ảnh từ bên ngoài. Ảnh bên phải thể hiện một vài lát cắt của bậc 3 Calabi-Yau ở bên trái, để nhìn thấy phần bên trong của nó. (Ảnh: Tom Coates)
Coates cho biết bảng tuần hoàn như trên còn giúp ích trong lĩnh vực khoa học rô bôt. Những cỗ máy này đang hoạt động trong những chiều kích ngày một cao hơn khi chúng phát triển những cử động ngày một giống như sinh vật sống hơn. Các kĩ sư rô bôt có thể sử dụng những hình dạng mới khám phá trong dự án trên để giúp họ phát triển những thuật toán ngày một phát triển hơn liên quan đến chuyển động của rô bôt.
Dự án bảng tuần hoàn trên là một chương trình hợp tác quốc tế giữa các nhà khoa học ở London, Moscow, Tokyo và Sydney, đứng đầu là Corti ở trường Imperial College London và Vasily Golyshev ở Moscow. Vốn biết rằng có những sự khác biệt thời gian rất lớn, nên đội nghiên cứu trao đổi thông bằng các phương tiện xã hội, bao gồm một blog dự án, nhắn tin tức thời và đăng tin trên Twitter. Thành viên đội nghiên cứu, Al Kasprzyk tại trường Đại học Sydney, phát biểu, “Những công cụ này là cần thiết. Với một số người trong chúng tôi đang làm việc ở Sydney trong lúc những người khác đang ngon giấc tại London, thì việc viết blog là một cách thức đơn giản để trao đổi các ý tưởng và đẩy nhanh tiến bộ công việc”.
Nguồn: James Dacey (physicsworld.com)
