Các nhà nghiên cứu ở châu Âu vừa xây dựng một áo tàng hình từ tính mà trên lí thuyết là có khả năng chế tạo thành công. Theo các nhà nghiên cứu, một vật thể được che đậy bởi chiếc áo tàng hình mới trên là không thể phát hiện ra trên phương diện từ, còn bản thân cái áo tàng hình được làm từ những vật liệu có sẵn trong các phòng thí nghiệm vật lí trên khắp thế giới. Điều này có nghĩa là, trên nguyên tắc, chiếc áo tàng hình đầu tiên trên sẽ có khả năng chế tạo được.
Áo tàng hình và lá chắn
Hồi năm 2011, Alvaro Sanchez và các đồng sự tại trường Đại học Autònoma de Barcelona, Tây Ban Nha, đã phát triển một lí thuyết cho một loại áo tàng hình từ tính mà họ gọi là “phản nam châm” sẽ có hai tính chất quan trọng. Một là mọi từ trường sinh ra bên trong chiếc áo tàng hình sẽ không rò rỉ ra bên ngoài vùng tàng hình và tính chất kia là chiếc áo cùng với vùng tàng hình sẽ không thể phát hiện ra bởi một từ trường ngoài; nghĩa là từ trường sẽ không bị chiếc áo tàng hình làm cho biến dạng. Nay Sanchez cùng với Fedor Gömöry và các đồng nghiệp tại Viện Hàn lâm Khoa học Slovak vừa thiết kế và chứng minh một phiên bản cải tiến của chiếc áo tàng hình đã đề xuất hồi năm ngoái.
Chiếc áo tàng hình mới là một áo tàng hình hai lớp đơn giản cấu tạo gồm hai chất liệu thông dụng – một lớp siêu dẫn bên trong cấu tạo từ một dải băng siêu dẫn nhiệt độ cao và lớp sắt từ bên ngoài gồm vài ba vòng quấn của tấm hợp kim thương mại dày FeNiCr. “Chiếc áp tàng hình chúng tôi đề xuất hồi năm ngoái còn vượt xa cả một áo tàng hình lí tưởng,” Sanchez giải thích. “Nhưng nó có cấu tạo phức tạp với 10 lớp và có những bản siêu dẫn. Chiếc áo tàng hình mới này, trong khi chưa hoàn hảo, có một thiết kế đơn giản hơn nhiều để đạt tới những kết quả giống như vậy, bằng cách sử dụng một từ trường tĩnh đều.” Ông cho biết thêm rằng có thể nói chiếc áo tàng hình đầu tiên trên là một chiếc áo tàng hình chính xác có khả năng triển khai trên thực tế.
Ảnh minh họa nguyên lí hoạt động của áo tàng hình từ tính. Lớp sắt từ hút lấy các đường sức từ (trái), lớp siêu dẫn đẩy các đường sức từ ra xa (giữa), và chiếc áo tàng hình hai lớp siêu dẫn-sắt từ không hề làm biến dạng từ trường (phải). Kết quả là một vật ở bên trong áo tàng hình là vô hình trước sự phát hiện từ tính. (Ảnh: J Prat-Camps, C Navau, A Sanchez)
Lớp siêu dẫn sẽ đẩy từ trường ra, còn lớp sắt từ sẽ hút lấy các đường sức từ; cho nên cả hai lớp độc lập nhau làm biến dạng từ trường. Chiếc áo tàng hình trên là sự kết hợp chính xác của hai lớp, xác định bởi một bán kính nhất định, chúng điều chỉnh độ từ thẩm (μ) sao cho từ trường ngoài không bị biến dạng chút nào hết. Bán kính này được tính ra từ các phương trình Maxwell. “Khá bất ngờ là gần 160 năm sau khi các phương trình Maxwell lần đầu tiên được phát triển, chúng ta vẫn đang đi tìm những nghiệm mới chỉ dựa trên việc tìm lời giải cho chúng!”, Sanchez nói.
Vấn đề hoàn thiện
Sanchez cho biết toàn đội khoa học của ông hết sức hào hứng trước nghiên cứu ban đầu về việc xây dựng những chiếc áo tàng hình, sử dụng cơ sở quang học biến đổi tọa độ thực hiện bởi John Pendry cùng các đồng sự tại trường Imperial College London kể từ năm 2006. “Nói chung, có hai cách thu được áo tàng hình – hoặc sử dụng cơ sở quang học biến đổi tọa độ hoặc sử dụng cơ sở plasmon học. Trở ngại đối với cách thứ nhất là ở chỗ, trong khi trên lí thuyết nó là chiếc áo tàng hình hoàn hảo, người ta gần như không thể tạo ra nó trên phương diện vật chất. Còn với cơ sở plasmon học, trong khi các chất liệu là có sẵn, nhưng bạn có một hiệu ứng tán xạ hoặc hiệu ứng màn chắn hết sức nhỏ, chứ chưa hẳn là một áo tàng hình hoàn toàn. Đây là lần đầu tiên bạn thu được cả hai bằng cách sử dụng những chất liệu có giá trị thương mại,” Sanchez nói.
Sanchez trình bày rằng ưu điểm trong việc phát triển áo tàng hình đối với một từ trường tĩnh là ở chỗ, đối với một trường như thế, các hiệu ứng từ và hiệu ứng điện tách rời nhau ra và các nhà nghiên cứu chỉ phải xét riêng độ từ thẩm. Đội khoa học đã kiểm tra chiếc áo tàng hình của họ, sử dụng một trường tĩnh 40 môi trường – trường này lớn hơn từ trường của Trái đất. Hiện nay, đội nghiên cứu đã xây dựng trên một cỡ nhỏ nhưng hợp lí 12,5 × 12 mm. Sanchez giải thích rằng một ưu điểm nữa là, đối với một từ trường tĩnh, chiếc áo tàng hình có thể hoạt động trên mọi cỡ chiều dài – từ micron đến hàng mét – vì không có ngưỡng nội nào hết, không giống như những áo tàng hình khác hoạt động ở những bước sóng cố định.
Do chiếc áo tàng hình trên có khả năng chạy dưới những từ trường tương đối mạnh và nhiệt độ nitrogen lỏng tương đối ấm, và nó được tạo ra từ những chất liệu có sẵn trên thị trường, nên nó đã sẵn sàng bước chân vào ứng dụng thực tees. Đội nghiên cứu còn đang khảo sát những phương pháp khác nhằm thao tác và điều khiển từ trường thành những “hình dạng” khác nhau, vì những mục đích khác nữa ngoài tàng hình ra, trong những tháng sắp tới.
Nghiên cứu công bố trên tạp chí Science 335 1466.
123physics – thuvienvatly.com
Nguồn: physicsworld.com
