Ba nghiên cứu có thể đoạt giải Nobel Vật lý 2018

Thí nghiệm tác động ma quái từ xa

Vệ tinh Trung Quốc truyền thành công các hạt lượng tử rối tới mặt đất. Ảnh: Science.

Cách đây gần một năm, nhóm nhà nghiên cứu Trung Quốc thiết lập thí nghiệm gọi video mã hóa bằng lượng tử. Theo Discover Magazine, giải Nobel vật lý năm nay có thể thuộc về những nhà khoa học tiến hành thí nghiệm giúp kiểm tra rối lượng tử, hiện tượng giúp cuộc gọi trở nên khả thi. Các nhà vật lý Trung Quốc đã gửi được các hạt lượng tử trong trạng thái rối từ vệ tinh tới trạm mặt đất cách xa 1.200 km, phá vỡ kỷ lục thế giới trước đó. Kết quả này là một bước tiến đáng kể nhằm đạt truyền thông siêu an toàn và cuối cùng là mạng không gian internet lượng tử.

Rối lượng tử hay vướng víu lượng tử là hiệu ứng trong cơ học lượng tử, trong đó trạng thái lượng tử của hai hay nhiều vật thể có liên hệ với nhau, dù chúng cách xa tới mức nào, thậm chí ở tới khoảng cách lên tới cả nhiều năm ánh sáng. Nhà vật lý Albert Einstein từng gọi hiện tượng này là “hành động ma quái từ xa”.

Khai thác năng lượng Mặt Trời

Mỗi giờ, Mặt Trời truyền tới Trái Đất năng lượng đủ để nhân loại sử dụng suốt cả năm. Pin mặt trời perovskite có thể giúp thu hoạch nhiều hơn nguồn năng lượng không thải khí carbon này.

Perovskite là một khoáng chất được phát hiện lần đầu tiên vào thế kỷ 19 trên dãy núi Ural của Nga và đặt theo tên nhà khoáng vật học người Nga Lev Perovsk. Ý tưởng sử dụng perovskite trong pin mặt trời được nhà nghiên cứu Tsutomu Miyasaka và cộng sự ở Đại học Toin, Yokohama, Nhật Bản, đưa ra năm 2009. Lúc đầu, hiệu suất chỉ ở mức 3,8% nhưng sau đó tăng lên hơn 20%, bỏ xa pin mặt trời truyền thống bằng silicon.

Pin mặt trời pervoskite có nhiều ưu điểm. Loại pin này có chi phí sản xuất rẻ, có thể hấp thụ năng lượng ở mọi bước sóng khả kiến của ánh sáng Mặt Trời và có thể phun hoặc sơn lên nhiều bề mặt.

Nghiên cứu làm ánh sáng chậm lại và dừng hẳn

Ánh sáng di chuyển ở vận tốc 300.000 km/giây trong môi trường chân không. Nhưng trong những thập kỷ gần đây, các nhà khoa học sử dụng nhiều vật liệu mới lạ để làm ánh sáng di chuyển chậm lại bằng tốc độ của người đi bộ và dừng hoàn toàn.

Năm 1999, nhóm nghiên cứu ở Đại học Harvard, đứng đầu là nhà vật lý học người Đan Mạch Lene Hau, khiến ánh sáng di chuyển chậm lại ở 61 km/h bằng cách truyền nó qua khí chứa nguyên tử natri làm lạnh tới vài phần tỷ độ dưới độ không tuyệt đối (-273,15°C). Ở nhiệt độ lạnh như vậy, các nguyên tử hình thành trạng thái ngưng tụ Bose-Einstein, cho phép điều khiển ánh sáng bằng tia laser.

Những thí nghiệm sau đó làm ánh sáng di chuyển chậm hơn nữa. Năm 2001, các nhà nghiên cứu khiến ánh sáng dừng lại hoàn toàn trong khoảng một mili giây. Năm 2013, một nhóm nhà khoa học Đức buộc ánh sáng dừng hẳn một phút bên trong tinh thể. Khả năng điều khiển ánh sáng có thể cho ra đời máy tính và mạng lưới liên lạc tốt hơn. Là một trong số những người tiên phong thí nghiệm làm ánh sáng chậm lại và ngừng di chuyển, Hau có thể được ghi nhận với giải Nobel năm nay, phá vỡ hơn 50 năm độc chiếm của nam giới ở lĩnh vực vật lý.