Phòng thí nghiệm vật lí quốc gia Anh quốc (NPL) nổi tiếng là có một số đồng hồ nhanh nhất và chính xác nhất thế giới, nhưng nay một nghiên cứu mới tại Trung tâm Nghiên cứu Môi trường Các trường Đại học Scotland đưa đến việc chế tạo một trong những đồng hồ chậm nhất thế giới – đồng hồ argon-argon.
Ảnh: iStockphoto
Đồng hồ argon-argon dùng để định tuổi đất đá và ước tính thời gian của những sự kiện địa chất xảy ra lâu đến 4,5 tỉ năm trước, khi Trái đất mới hình thành. Nghiên cứu mới sẽ làm tăng độ chính xác của những ước tính này bằng cách hiệu chỉnh các phép đo argon lần đầu tiên được thực hiện hồi thập niên 1950 bởi nhà vật lí người Mĩ Alfred Nier.
Đồng hồ argon-argon hoạt động bằng cách đo tỉ số của lượng potassium (kalium) phóng xạ trong một mẩu đá với lượng sản phẩm phân hủy của nó, argon. Mẩu đá càng lớn tuổi thì potassium bị phân hủy càng nhiều và tìm thấy càng nhiều argon có trong đá.
Kết quả của nghiên cứu mới thay đổi từ loại đá này sang loại khác, nhưng trung bình tuổi đá khác biệt lên tới 1,2% so với tính toán ban đầu, đó là một lượng đáng kể, nghĩa là 1,2 triệu năm trong một mẩu đá 100 triệu năm.
Khám phá trên là một phần của một nghiên cứu NPL không có liên quan gì muốn đo Hằng số Boltzmann, hằng số liên hệ độ lớn của một độ Celsius với lượng năng lượng mang bởi các phân tử của một chất. Để đo Hằng số Boltzmann, các nhà nghiên cứu cần chế tạo nhiệt kế chính xác nhất thế giới hoạt động bằng cách đo tốc độ của các phân tử trong chất khí argon. Nhưng để hiểu những kết quả của mình, họ phải đo thành phần đồng vị của những mẩu chất khí argon của họ.
Sau khi tìm kiếm cộng tác viên trên thế giới, NPL đã nhận sự hỗ trợ của Darren Mark và Fin Stuart thuộc Cơ sở Đồng vị Argon (AIF) trực thuộc Ủy ban Nghiên cứu Môi trường Quốc gia. Darren và Fin là ‘bố mẹ’ của ARGUS – quang phổ kế khối lượng chính xác nhất dùng cho các phép đo đồng vị argon trên thế giới. Trong tiến trình nghiên cứu của minh, họ đã bắt gặp một kết quả bất ngờ. Phép đo họ thực hiện bằng ARGUS chính xác đến mức chúng cho phép đội đưa ra những kết luận về sự phân bố đồng vị của argon khí quyển. Đây là cái dùng để chế tạo các quang phổ kế khối lượng khí trơ và vì thế là cơ sở của mọi phép định tuổi ‘argon-argon’ xảy ra trên khắp thế giới.
Các kết quả cho thấy Alfred Nier, một nhà vật lí người Mĩ danh tiếng hồi thập niên 1950, đã có chút sai sót với những phép đo argon của ông và dữ liệu cho biết phép đo chính xác là hồi năm 2006 của các nhà nghiên cứu ở Hàn Quốc và Bắc Mĩ.
Michael de Podesta, người đứng đầu nghiên cứu trên tại NPL, nói: “Công trình này cho thấy sức mạnh của phép đo chính xác. Nhiều người nghĩi rằng phép đo chính xác chỉ là việc thêm một chữ số thập phân vào con số. Nhưng vấn đề thú vị hơn thế nhiều. Giống như là có một thấu kính sắc nét hơn trên một camera vậy. Nó cho phép chúng ta nhìn thấy thế giới rõ ràng hơn và, khi chúng ta nhìn gần, chúng ta không bao giờ dám đảm bảo cái chúng ta sẽ tìm thấy.”
Alpha Physics – thuvienvatly.com
Nguồn: NPL
