Ngưng tụ Bose-Einstein
Thực tế các boson không tuân theo nguyên lí loại trừ Pauli có nghĩa là không giới hạn bao nhiêu hạt chiếm cùng một mức năng lượng với các số lượng tử giống nhau. Vào thập niên 1920, Albert Einstein và Satyendra Nath Bose nhận thấy điều này có thể có một số hệ quả kì lạ. Thống kê Bose-Einstein của họ mô tả tất cả các trạng thái lượng tử trong đó một chất khí boson có thể tồn tại. Einstein tự hỏi liệu điều gì sẽ xảy ra nếu tất cả các boson đó được làm lạnh xuống chỉ vài ba độ trên không độ tuyệt đối. Ông đề xuất rằng tất cả các boson đó sẽ chìm xuống mức năng lượng khả dĩ thấp nhất, tạo ra một dạng thức mới của vật chất gọi là ngưng tụ Bose-Einstein.
Các ngưng tụ cuối cùng đã được tạo ra trong phòng thí nghiệm vào thập niên 1990 và biểu hiện các tính chất lượng tử hóa ở cấp nhìn thấy được. Ví dụ, khi helium-4 (một chất khí boson) được làm lạnh xuống 2oC (3,6oF) trên không độ tuyệt đối, nó bắt đầu hành xử như chất siêu chảy – một chất lỏng chảy không ma sát. Ngưng tụ Bose biểu hiện nhiều tính chất gây hiếu kì – chúng thậm chí có thể làm chậm sự truyền ánh sáng đến mức kéo lê và còn làm dừng ánh sáng, đồng thời khi bị khuấy đảo, chúng tạo thành các xoáy tiếp tục cuộn tròn đến vô hạn.
Máy Va chạm Hadron Lớn
Để tìm kiếm các hạt hạ nguyên tử mới, các nhà vật lí xây dựng những cỗ máy đồ sộ, cho các hạt lao vào nhau ở tốc độ cực cao, tạo ra các năng lượng càng ngày càng cao sinh ra các hạt phù du trong thoáng chốc thường không được tìm thấy trong tự nhiên. Đồ sộ nhất trong các detector hạt này là Máy Va chạm Hadron Lớn (LHC) ở CERN, tại biên giới Pháp-Thụy Sĩ gần Geneva.
Đường hầm hình tròn dưới lòng đất của LHC có chu vi 27 km (16,8 dặm) được bố trí 1625 nam châm siêu dẫn làm bẻ cong, gia tốc và hội tụ các chùm hadron, từ các proton độc thân cho đến các hạt nhân nguyên tử nặng hơn và các ion tích điện. Hai chùm hạt chạy đua theo hai chiều ngược nhau, mỗi chùm gồm tới 120 tỉ hadron. Gia tốc qua các ống dẫn dưới lòng đất, tốc độ của chúng tiến gần bằng tốc độ ánh sáng trước khi chúng đập vào nhau ở năng lượng lên tới 13 nghìn tỉ eV. Mỗi năm có vài trăm nghìn tỉ va chạm xảy ra, được ghi lại bởi bảy thí nghiệm tách biệt bố trí trong những căn buồng rộng đặt vòng quanh vành đai gia tốc.
Vật lí Lượng tử Tốc hành | Gemma Lavender
Phần tiếp theo >>
