Phát triển phương pháp mới dò chuyển động của vật chất siêu chảy
Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Rochester (RIT) tham gia vào một nghiên cứu mới có thể giúp khai phá tiềm năng của các chất siêu chảy – về cơ bản là các loại vật chất đặc biệt phi ma sát có khả năng chuyển động không ngừng một khi đã bắt đầu.
Mishkat Bhattacharya, một phó giáo sư tại trường Vật lý và thiên văn học RIT
Một nhóm nghiên cứu do Mishkat Bhattacharya, một phó giáo sư tại trường Vật lý và thiên văn học RIT cũng như Sáng kiến Photon cho tương lai, đã đề xuất một phương pháp mới để dò chuyển động của vật chất siêu lỏng trong một bài báo xuất bản trên tạp chí Physical Review Letters “Cavity Optomechanical Sensing and Manipulation of an Atomic Persistent Current” 1.
Các nhà khoa học trước đó đã tạo được ra các vật chất siêu chảy trong chất lỏng, chất rắn và khí, và hi vọng việc khai thác được các đặc tính quan trọng của siêu lỏng có thể giúp dẫn đến những khám phá như siêu dẫn có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng. Bhattacharya cho biết, những khám phá có thể tạo ra cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp điện tử, nơi có nhiều năng lượng bị mất mát do sự nóng lên của điện trở trog các dây dẫn, gây tổn thất rất nhiều tiền của.
Tuy nhiên, một trong những vấn đề chính với nghiên cứu siêu chảy là các phương pháp đo đạc hiện hành về chuyển động quay của siêu lỏng đều khiến cho chuyển động của nó dừng lại. Bhattacharya và đồng nghiệp của anh ở RIT hợp lực với các nhà khoa học ở Nhật Bản, Đài Loan và Ấn Độ đã đề xuất một phương pháp dò mới có thể giảm thiểu khả năng tác động đến chuyển động đó cũng như có thể đo tại chỗ và theo thời gian thực
Bhattacharya cho biết, các kỹ thuật này thường được dùng để dò sóng hấp dẫn từng được Einstein tiên đoán. Chính chúng đã truyền cảm hứng để anh và cộng sự tạo ra phương pháp mới. Ý tưởng cơ bản của nó là truyền tia laser thông qua vật chất siêu lỏng đang quay. Tia sáng này xuất hiện có thể chọn ra một biến điệu tại tần số của chuyển động quay siêu chảy. Việc dò được tần số của chùm tia bằng các công nghệ hiện hành có thể đem lại hiểu biết mới về chuyển động của siêu chảy. Tuy nhiên thách thức là đảm bảo cho chùm tia laser không gây nhiễu loạn dòng chảy này, khiến nhóm nghiên cứu phải nghĩ đến việc chọn một bước sóng ánh sáng khác biệt có thể hấp thụ các nguyên tử.
“Phương pháp do chúng tôi đề xuất là phương pháp đầu tiên để đảm bảo giảm thiểu tác động và có độ nhạy gấp hàng nghìn lần so với bất cứ phương pháp hiện có nào”, Bhattacharya nói. “Đây là một phát triển hết sức thú vị, khi kết hợp quang học với dòng siêu chảy ở cấp độ nguyên tử, nó có khả năng đem lại những khả năng mới về độ nhạy và xử lý thông tin”.
Bhattacharya và đồng nghiệp cũng cho thấy chùm tia có thể điều khiển các siêu dòng điện hiện hành. Về cụ thể, họ chứng tỏ ánh sáng có thể tạo ra rối lượng tử bên trong hai dòng điện chảy trong một số loại khí. Rối lượng tử có thể hữu dụng đối với lưu trữ và xử lý thông tin lượng tử.
Thanh Phương tổng hợp
Nguồn bài và ảnh: https://phys.org/news/2021-09-method-superfluid-motion.html
—————–
1. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.113601
